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功率技術/新能源  

太陽能閃邊 未來手機可靠肌肉運動供電

上網時間: 2009年02月20日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:奈米發電機  電子裝置  能量收集 

讓實驗室老鼠穿上一件內建奈米發電機(nanogenerator)的小夾克,當牠到處跑來跑去活動,所產生的能量就可被收集並啟動電子裝置。美國喬治亞理工學院(Georgia Tech)的研究人員進行了以上實驗,並預言一種奈米級壓電(piezoelectirc)能量產生器,將可藉由從環境收集能量(energy harvested)來為手機或其他手持裝置供電。

該校研究人員Zhong Lin Wang表示,他們的研究目標是希望未來能透過像是手指屈伸、聲帶振動這樣的人體肌肉運動,來啟動醫療用的奈米元件:「我們所研發的數百萬條壓電奈米線,將可產生足夠供應如黑莓機(Blackberry)這樣的消費性電子裝置的電能。而我們的實驗已經證實,人類或動物的肌肉運動確實能用來發電。」

許多能量收集的方法都是以循環運動做為動力來源,例如轉輪;而Wang則試圖研究是否不規則的肌肉運動也能利用,如果答案是可以,那人體的肌肉運動就能用來為供應藥物、偵測血壓的醫療植入物供電。

為了測試以上的理論,Wang製造了兩種配備嵌入式壓電奈米線的能量收集元件,一種是尺寸到手指第一指結的指套,另一種是有四條平行奈米線、給小老鼠穿的夾克;當老鼠在籠子裡的轉輪奔跑時,奈米線會收縮。這兩種裝置能產生的電力為50~100毫伏(millivolts),輸出電流為0.5奈安培(nanoamps)。

該壓電奈米線由氧化鋅(zinc oxide)製造,在彎曲的時候會產生電力;將奈米線適度佈置,好讓人類或動物的活動能造成其彎曲,並因此產生能量,就有機會能將其電力導入電池中儲存。這些奈米線直徑大約100~800奈米,長度約100~500微米(micrometers)。

為了產生足以啟動電子裝置的電壓與電流,必須將這些小小奈米線組合起來;而由於奈米線彎折的方向會決定其所產生的電流方向,因此它們的彎折必須是同步的,才不至於讓不同方向的電流相互抵銷。

Wang預測,要克服以上技術障礙將花上至少五年的時間,而下一步大進展預計可在一年內達成,屆時他的團隊將展示平行排列、可同時彎折的奈米線:「我們目前的研究是讓奈米線在同一個表面上共同運作,並讓它們能整齊排列與同步。」

上述實驗的小老鼠夾克內含的四條奈米線,是織入衣服纖維中,並透過將它們嵌入在一個基板上,達到可同步往同方向彎折的目標。該團隊將在下一次的展示中利用類似的方法,把數百萬條平行排列奈米線封進柔軟的聚合物中。

(參考原文:Nanowires generate energy from muscle movement,by R. Colin Johnson)





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