納米發電機 從環境中吸收能量

【大紀元記者丘尚德報導】近來能源問題可是個熱門話題。人們都知道有廢品回收和再利用，如今有人還開發了「廢能」利用技術，希望能夠提高能源利用的效率。

我們的周邊環境中有許多被浪費的能源，如：車輛經過產生的振動、電器產生的熱量、各種聲波和電磁波等等。如果有一種裝備能夠收集儲存這些分散的能量，並轉化為電能或熱能，那將是個不小的貢獻。

喬治亞理工學院的工程師正在將這一夢想轉化為現實。目前在他們的努力下，一種可以從超音波脈動、機械振動或血液流動等環境資源中擷取能量而不斷產生直流電的納米發電機的原型機已經問世。

小小納米發電機

納米發電機包括一個鋸齒狀的平板電極，內部裝有垂直排列的氧化鋅納米線。通過納米線的運動產生電力，從而為納米尺寸的小型裝置提供能源。

製造納米發電器首先組建垂直成列的納米線。以砷化鎵、藍寶石或者是彈力聚合物為底物，每隔約半微米就張出一根納米線。這些納米線相互平行，對於聚合物而言卻是垂直排列的。聚合物上端還有一層氧化鋅用來收集電流。

研究人員製造了鋸齒型矽電極，它有著數千個齒──每個齒上包裹著一層白金用來導電。電極位於納米線垂直列陣的上方。兩者間的空間足夠使納米線在鋸齒間自由運動。環境中的波或震動等會造成納米線的運動，於是納米線會接觸到電極的鋸齒，從而傳導電力。一旦數百個運動中的納米線產生的微電流被收集了之後，發電機可以輸出納米安培單位的直流電。

實驗中，研究人員在一個多小時的時間裏，用超音波來測試電流輸出。雖然電力輸出時有波動，但是電力能持續輸出。

推動納米裝置進入實用階段

納米發電機在技術上的難度在於控制納米線的長度、密度和一致性。太長、太短都無法達到效果。

體積小是納米裝置的一大優勢。但是正因為納米裝置小，其電力裝置的涉及就成了大問題。常規的電池對於納米裝置來說都太大了。電力裝置的體積問題不解決，納米裝置在實際應用中的優勢就無法體現。

另外，許多納米裝置是用於醫療的。而常規電池包含了鋰及鎘等有毒物質，根本不能作為生物醫學裝置而植入人體。

研究人員根據單一納米線的計算得出，他們的納米發電機可以產生每立方公分4瓦的電力。此電力足以提供包括植入人體的生物傳感器與環境監測器等各種納米防禦、環境與生物醫學設備。

氧化鋅的無毒性並與人體相容的特點使得新的納米發電機可以成為植入性生物醫學裝置的一部份，以便於無線測試人體內部的血液流動與血壓，甚至能應用在更一般的裝置上。

研究人員舉例子說，如果在鞋子內安裝這種裝置，當人走路時，就可以自動產生電流來供給小電子器械電力。任何可以使發電機內的納米線運動的力都可以產生電力。◇