超声波驱动式纳米发电机问世

继去年研制出世界上最小的发电机——纳米发电机后，美国佐治亚理工学院教授王中林的研究小组再次开发出由超声波驱动的直流纳米发电机。这一最新的成果发表在4月6日出版的美国《科学》杂志上。该成果被认为未来在医学生物、国防技术、能源技术和日常生活方面的应用将非常广泛。 
    
超声波带动的直流纳米发电机的设计原理和输出的直流电流。电流随超声波的激发而起，停止而息。利用约500根纳米线可连续发出纳安级的电流。
 
王中林说，去年的工作是在原子力显微镜的帮助下，通过压电材料合成的单根纳米线将机械能转化成电能；今年工作的突破性进展是摆脱对原子力显微镜的依赖，使一列纳米线能够同时、连续和“独立”地吸收外界环境中的机械能，并完成到电能的转化与释放，为技术转化和应用奠定了原理性的基础并迈出了关键性的一步。
 
这一原创性设计在世界上率先实现了一种适应性广、生产成本低，并能从周围环境中收集并转换能量的纳米发电机。
 
 王中林认为这可被视为纳米压电发电由科学现象到实际应用过程中的一个里程碑性的进展。“它能收集周围环境中微小的振动机械能并转变为电能，来为其他纳米器件，如传感器、探测器等提供能量。这种振动机械能普遍存在于自然界以及人们日常生活中，如空气或水的流动、引擎的转动、空调或其他机器的运转等引起的各种频率的噪音，人行走时肌肉伸缩能或脚对地的压缩能等。”他说，“甚至在人体内由于呼吸、心跳或是血液流动带来的体内某处压力的细微变化也有可能带动纳米发电机产生电能。因此，纳米发电机的发明不仅为实现能源系统的微型化带来了可能，更重要的是，对于实现具有完全无线、可生物植入以及长时期甚至终生无需照管的纳米或微电子器件，纳米发电机提供了一种理想的电源系统。”