瑞士制造出一种不同寻常的纳米发电机
最近審查:02.07.2025
在东京科学家的支持下,来自欧洲最负盛名的瑞士大学之一的专家们研制出了一种能够为小型电子设备供电的装置。该装置的独特之处在于,它采用了我们日常生活中几乎每个人都会用到的常见材料。科学家们指出,其产生的能量足以为一块液晶显示屏、几个二极管和其他小型设备供电,尤其适合发展中国家耗电量较低的医疗诊断设备。
这种新装置体积小巧,仅8平方厘米,由两张普通纸张组成,纸张上涂有一层石墨碳层(用我们常见的铅笔)。正是这层碳层充当了电极,使得这个紧凑的装置能够产生超过3伏的电压,足以为遥控器供电。其中一张纸的背面覆盖有特氟龙涂层,涂层和纸张共同充当了绝缘体。本质上,这种新装置能够产生静电。
科学家们解释说,整个结构是用透明胶带组装的,类似于三明治——外层是双层碳,中间是双层纸和一层特氟隆。然后,所有层都被粘在一起,使它们彼此不接触,从而形成一个电中性的结构。
当你用手指按压时,两层绝缘体会接触,产生电荷差——特氟龙为负极,纸为正极。当你松开手指时,纸会分离,电荷会转移到碳层,正如上文所述,碳层充当电极。电路中的电容器会吸收系统产生的微弱电信号。
在研究过程中,科学家们利用砂纸获得了粗糙的表面,从而提高了发电量。专家们将砂纸压紧后,将其贴近纸张部件,从而增加了接触面积,使发电量增加了数倍。
该设备每次按压都会产生电流,但即使以低频率按压,它也能产生足够的能量来为纳米或微型传感器供电(可与 2 节 AA 电池产生的能量相比)。
科学家们将他们的发明称为摩擦纳米发电机,简称TENG。
这种发电机可用于发展中国家医疗领域使用的廉价传感器。新型紧凑型设备可以轻松取代此类应用中广泛使用的传统电池,而且纳米发电机使用后可以进行堆肥处理,而不像电池那样会在垃圾填埋场中污染土壤多年。