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一个小金属卡,当连接到身体上时,可以通过弯曲手指和其他简单的动作产生电流。将来有一天,我们可以给我们的电子设备供电。

“没有人喜欢被绑在电源插座上而不能行走,或者带着便携式充电器四处游荡。”人体是丰富的能量来源。我们在想,“为什么不用它来产生我们自己的能量?”该项研究的主要作者,布法罗大学工程与应用科学学院的电气工程副教授甘巧强说。这项研究发表在《纳米能源》杂志上。

这张小卡片是一个摩擦电纳米发电机。当这种材料与不同的材料摩擦时,会产生电荷。大多数普通静电是由摩擦和带电引起的。

摩擦电纳米发电机的原型。(照片来源:纳米能源)

研究人员已经提出了许多利用摩擦电效应的纳米发电机,但是大多数都难以成功制造(需要复杂的光刻技术)或者没有成本效益。团队正在开发的小卡片解决了这两个问题。

它由两层薄薄的金组成,中间夹有聚二甲基硅氧烷(也称为PDMS,一种硅基聚合物,可用于隐形眼镜、橡皮泥和其他产品)。

这种装置的关键是一层黄金被拉伸,释放时会被挤压,形成一个看起来像微型山脉的结构。当一个力被重新施加时,例如手指弯曲,这个运动将导致金层和PDMS之间的摩擦。

这导致电子在金层之间来回流动。“摩擦越多,产生的能量就越大,”中国科学院半导体研究所教授、该研究的合著者徐云说。

这项研究描述了一个小卡(长1.5厘米,宽1厘米),最大电压为124伏,最大电流为10微安,最大功率密度为每平方厘米0.22毫瓦。这不足以让智能手机快速充电;但是,它可以同时点亮48个红色发光二极管灯。

因为制作这张卡片很容易,张带领一群大学生的任务就是提高卡片的性能。该团队计划使用更大的金块,并希望在拉伸和折叠时提供更多的电力。

研究人员还在开发一种便携式电池来储存卡产生的能量。他们设想该系统将被用作各种可穿戴设备和自供电电子设备的电源。

美国国家科学基金会、中国国家基础研究项目、国家自然科学基金、北京科技项目、中国科学院前沿科学重点研究项目和国家重点研发计划支持这项工作。

蝌蚪工作人员从未来编译,翻译李同信,转载必须授权