美國華人科學(xué)家發(fā)明交流納米發(fā)電機

　　 繼2006年研制出第一代納米發(fā)電機，2007年發(fā)明直流納米發(fā)電機，2008年發(fā)明纖維納米發(fā)電機后，美國佐治亞理工學(xué)院華人科學(xué)家王中林領(lǐng)導(dǎo)的研究小組再次取得新成果，開發(fā)出了由高分子薄膜封裝的交流納米發(fā)電機。

　　 有關(guān)這一最新成果的論文發(fā)表在新一期的英國《自然·納米技術(shù)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上。王中林11日接受新華社記者采訪時說，交流納米發(fā)電機是納米電源研究領(lǐng)域的一個重大突破。在環(huán)境機械能的轉(zhuǎn)換和輸出方面，這一新型發(fā)電機提供了一種嶄新的技術(shù)，并將納米發(fā)電機朝實際應(yīng)用方向推進了一大步。

　　王中林研究小組于2006年利用豎直結(jié)構(gòu)氧化鋅納米線，發(fā)明了將機械能轉(zhuǎn)化為電能的世界上最小的發(fā)電裝置——直立式納米發(fā)電機。在第一代直立式納米發(fā)電機基礎(chǔ)上，他們又分別于2007年和2008年相繼發(fā)明了直流納米發(fā)電機和纖維納米發(fā)電機。
盡管這些直立式發(fā)電機取得了巨大成功并衍生出基于不同襯底的模型，但其進一步發(fā)展也面臨障礙。其中一個挑戰(zhàn)來自于驅(qū)動電極與氧化鋅納米線距離的精確控制，少量的誤差都會造成發(fā)電機不能正常工作。另外，直立式發(fā)電機工作時自由端和驅(qū)動電極要不斷接觸和摩擦，這就可能造成納米線和電極的磨損，進而影響納米發(fā)電機的性能和壽命。

　　為解決這些問題，研究小組嘗試使用封裝的水平式氧化鋅納米線，最終成功發(fā)明了封裝型交流納米發(fā)電機，有效克服了直立式發(fā)電機的設(shè)計缺陷。在交流納米發(fā)電機中，氧化鋅納米線被固定在彈性高分子襯底上，避免了電極與納米線的摩擦，從而提高了發(fā)電機的穩(wěn)定性和壽命。更重要的是，在這一新型發(fā)電機中，不用再對驅(qū)動電極與納米線距離進行精確控制，這就降低了發(fā)電機的制造工藝難度和成本。另外，與纖維納米發(fā)電機相比，交流納米發(fā)電機還克服了不防水的弊病。

　　王中林介紹說，交流納米發(fā)電機中單根氧化鋅納米線所輸出的電壓最高可達50毫伏。如不考慮基片能量損耗，就氧化鋅納米線而言，發(fā)電效率可達7％。如果把大量氧化鋅納米線集成在同一個襯底上，其輸出功率可望大幅提高。交流納米發(fā)電機還可以很容易地被封裝在彈性材料中，這就大大地擴展了它的工作環(huán)境和應(yīng)用范圍。