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衣服也能供電? 科學家將奈米發電機織入纖維

上網時間: 2008年02月25日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:纖維  奈米發電機  奈米線 

美國喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)研發了一種技術,可讓衣物纖維藉由在被人穿著時候的運動產生電力。

該技術的發明人、喬治亞理工學院教授Zhong Lin Wang,之前曾經發表一種奈米發電機(nanogenerators)──是由奈米線所組成的陣列,每立方公分可產生約4瓦的電力(4watts/cm3),用以啟動小型的電子裝置或為電池充電。

Wang並曾將這種奈米發電機設計於啟動獨立型的感測器,這種裝置可收集環境中的能量,因而免除了安裝電池的需求。

而Wang最新的發明就是讓衣物纖維可藉由穿著者的運動來發電,不過該技術還離商業化的距離遙遠。除了衣服之外,這種奈米發電纖維還可織進窗簾、帳篷或是其他可藉由風力、聲音震動等力學方式擷取能量的結構。

「奈米發電機的首個商業化應用,將會是可自供電的奈米元件,例如氣體或壓力感測器。」Wang表示:「而藉由可穿戴的纖維來啟動個人電子裝置,可能會是奈米發電機最後一個被商業化的應用。」

該技術的基本概念,是將兩種形式的氧化鋅(zinc oxide)奈米線編織在一起,以控制纖維收縮時產生的靜電效應;這種效應在4毫伏(millivolts)的輸出電壓中,會產生大約4奈米安培(nano-amperes)。這種纖維本身的長度大約是一公分。

奈米發電機原理
奈米發電機原理:互相交錯的氧化鋅纖維會相互摩擦以產生電力

該實驗性的纖維是採用Kevlar材質所編織,氧化鋅奈米線則是從一種聚合物(tetraethoxysilane)中以放射狀方式形成。這種3.5微米(micron)長的的纖維彼此間隔數奈米寬,每一對纖維中豎立的那根纖維會用金(gold)來覆蓋,用以做為電極使用,且讓奈米線尖端偏斜到另一根纖維上。

「兩根纖維會相互摩擦,」Wang表示:「該靜電半導體會將其機械運動轉化成電能。」他的研究夥伴還包括同校的研究員Xudong Wang與Yong Qin.;該奈米發電機研究是由美國國家科學基金會(National Science Foundation)所贊助,其他贊助單位包括美國能源部與Emory-Georgia Tech Nanotechnology Center for Personalized and Predictive Oncology。

(參考原文: Power suit: Researcher weaves nanogenerators into fabrics)

(R. Colin Johnson)




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