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| 【視野】美國(guó)華人科學(xué)家成功發(fā)明交流納米發(fā)電機(jī) |
| （時(shí)間:2008/11/20 9:40:25） |
繼２００６年研制出第一代納米發(fā)電機(jī)，２００７年發(fā)明直流納米發(fā)電機(jī)，２００８年發(fā)明纖維納米發(fā)電機(jī)后，美國(guó)佐治亞理工學(xué)院華人科學(xué)家王中林領(lǐng)導(dǎo)的研究小組再次取得新成果，開(kāi)發(fā)出了由高分子薄膜封裝的交流納米發(fā)電機(jī)。
有關(guān)這一最新成果的論文發(fā)表在新一期的英國(guó)《自然·納米技術(shù)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上。王中林１１日接受新華社記者采訪時(shí)說(shuō)，交流納米發(fā)電機(jī)是納米電源研究領(lǐng)域的一個(gè)重大突破。在環(huán)境機(jī)械能的轉(zhuǎn)換和輸出方面，這一新型發(fā)電機(jī)提供了一種嶄新的技術(shù)，并將納米發(fā)電機(jī)朝實(shí)際應(yīng)用方向推進(jìn)了一大步。
王中林研究小組于２００６年利用豎直結(jié)構(gòu)氧化鋅納米線，發(fā)明了將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的世界上最小的發(fā)電裝置——直立式納米發(fā)電機(jī)。在第一代直立式納米發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)上，他們又分別于２００７年和２００８年相繼發(fā)明了直流納米發(fā)電機(jī)和纖維納米發(fā)電機(jī)。
盡管這些直立式發(fā)電機(jī)取得了巨大成功并衍生出基于不同襯底的模型，但其進(jìn)一步發(fā)展也面臨障礙。其中一個(gè)挑戰(zhàn)來(lái)自于驅(qū)動(dòng)電極與氧化鋅納米線距離的精確控制，少量的誤差都會(huì)造成發(fā)電機(jī)不能正常工作。另外，直立式發(fā)電機(jī)工作時(shí)自由端和驅(qū)動(dòng)電極要不斷接觸和摩擦，這就可能造成納米線和電極的磨損，進(jìn)而影響納米發(fā)電機(jī)的性能和壽命。
為解決這些問(wèn)題，研究小組嘗試使用封裝的水平式氧化鋅納米線，最終成功發(fā)明了封裝型交流納米發(fā)電機(jī)，有效克服了直立式發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)缺陷。在交流納米發(fā)電機(jī)中，氧化鋅納米線被固定在彈性高分子襯底上，避免了電極與納米線的摩擦，從而提高了發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性和壽命。更重要的是，在這一新型發(fā)電機(jī)中，不用再對(duì)驅(qū)動(dòng)電極與納米線距離進(jìn)行精確控制，這就降低了發(fā)電機(jī)的制造工藝難度和成本。另外，與纖維納米發(fā)電機(jī)相比，交流納米發(fā)電機(jī)還克服了不防水的弊病。
王中林介紹說(shuō)，交流納米發(fā)電機(jī)中單根氧化鋅納米線所輸出的電壓最高可達(dá)５０毫伏。如不考慮基片能量損耗，就氧化鋅納米線而言，發(fā)電效率可達(dá)７％。如果把大量氧化鋅納米線集成在同一個(gè)襯底上，其輸出功率可望大幅提高。交流納米發(fā)電機(jī)還可以很容易地被封裝在彈性材料中，這就大大地?cái)U(kuò)展了它的工作環(huán)境和應(yīng)用范圍。
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