智能手機的電量總是不夠的。4000毫安的大電池手機正在迅速普及,而5000毫安以上的手機,市面上也已能找到幾款。但是,更大的電池容量意味著手機越來越大、越來越重。一個美國的科學家團隊給出了另外一種思路:在手機觸摸屏安裝一層叫納米發(fā)電器的薄膜,當手指劃動、按壓屏幕時,就能做到給手機充電。
這個科學家團隊來自密歇根州立大學。他們采用多晶硅、銀、高分子聚酰亞胺、聚丙烯鐵電體,等等,組合為多層結(jié)構(gòu),并在多層結(jié)構(gòu)中加入鐵,以確保這個薄膜中的每層都含有充電粒子。當這個薄膜被人們劃動、按壓時,電能就產(chǎn)生了。
密歇根州立大學的研究人員開發(fā)出一種新裝置,用戶能夠通過操作觸摸屏——滑動手指、觸摸,為手機充電。
新裝置的名稱是 biocompatible ferroelectret nanogenerator (FENG),它由兩個部分組成:銀、聚酰亞胺(polyimide)、聚丙烯鐵電體(polypropylene ferroelectret)在內(nèi)的多層物質(zhì)組成內(nèi)層;一層硅把它們包覆起來,是為外層。它們都是環(huán)保材料,這些多層材料上還布滿了離子。這是一種低成本、高效的發(fā)電裝置,能把機械能轉(zhuǎn)化為電能。
biocompatible ferroelectret nanogenerator (FENG) 機械能發(fā)電設備示意圖
發(fā)布會上,項目負責人 Nelson Sepulveda 表示:“我的預期是,很快,手機續(xù)航就能超過一個星期,因為它會持續(xù)得被用戶手指操作充電?!?/p>
密歇根州立大學副教授 Nelson Sepulveda
這項技術更引人注目的是,當該裝置被折疊起來,它的效果能極大提高——裝置體積越小,發(fā)電越多。Nelson Sepulveda 解釋道:“每次折疊,產(chǎn)生的電壓會指數(shù)級增長。你可以先制造出一塊大的觸摸發(fā)電設備,當你把它折疊一次、兩次、三次之后,它現(xiàn)在體積更小并且有更多能量。現(xiàn)在,它可以小到放進人們的鞋跟——你每走一步,都會為它充電”
?。{米發(fā)電器安裝在觸摸屏層,滑動手指即可發(fā)電。)
本質(zhì)上,這個薄膜就是一個納米發(fā)電器,用他們的專業(yè)術語叫「生物相容性聚丙烯鐵電體納米發(fā)電器」,英文簡稱「FENG」,看上去讓人「不明覺厲」。這個多層結(jié)構(gòu)的薄膜其實和一張紙差不多薄,并能根據(jù)實際需要,制造成各種尺寸,以安裝到不同的設備當中。
此外,這種納米發(fā)電器還有許多別的優(yōu)點,比如輕巧、柔韌性強、適配性好、成本低廉。這些優(yōu)點如果放在其他智能設備,如藍牙耳機、智能手表和手環(huán),都將有很大發(fā)展?jié)摿Α?/p>
?。{米發(fā)電器驅(qū)動一個LCD觸摸屏,一組20只的LED燈泡,一個鍵盤。)
目前,這個科學家團隊在不使用電池的情況下,僅靠簡單的指尖劃動和按壓,成功運轉(zhuǎn)了一個LCD觸摸屏,一組20只的LED燈泡,一個鍵盤。其中,LED燈所使用的納米發(fā)電器,只有手掌大?。欢|摸屏所對應的納米發(fā)電器,則只有一根手指那么大。
密歇根州立大學電子與計算機工程專業(yè)的副教授Nelson Sepulveda,是該項目負責人,他認為“通過人體運動,為智能設備提供電能,是未來科技發(fā)展的趨勢。”
該科學家團隊的研究項目得到了美國國家科學基金的支持,關于此項研究的成果,近期已發(fā)表在頂級材料雜志《納米能源》。
在不久的將來,人們整個星期都不用給手機充電,因為電能在你的手指劃動屏幕的時候,就已悄然生成。
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