摩擦電是自然界中最常見的一種現(xiàn)象之一，無論是梳頭、穿衣還是走路、開車都能遇到。但同時它們又很難被收集和利用，因此也往往被人視而不見。在新研究中，由美國佐治亞理工學院教授王中林領導的研究小組，借助柔性高分子聚合物材料成功地將摩擦轉(zhuǎn)化成為了可供使用的電力。

　　這種摩擦電發(fā)電機依靠摩擦點電勢的充電泵效應，通過聚酯纖維薄片與聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄片的摩擦來產(chǎn)生電力。借助一種分離技術，當摩擦發(fā)生時，兩層聚合物薄膜之間產(chǎn)生電荷分離并形成電勢差，經(jīng)由外部電路即可形成電流。在摩擦中，聚酯纖維產(chǎn)生電子，聚二甲基硅氧烷則負責接收電子。此外，外部的按壓產(chǎn)生的機械形變也能使它們發(fā)生摩擦產(chǎn)生電力。

　　雖說光滑的表面在相互摩擦時也能產(chǎn)生電荷，但這些電荷的數(shù)量并不能滿足應用的需要。于是王中林和他的團隊通過改變摩擦表面圖案的方式來產(chǎn)生更大的電流。研究人員分別對線條、立方體和金字塔三種圖案進行了測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)金字塔圖案的表面在摩擦時加速了電荷的形成，更利于電荷的分離，能產(chǎn)生最多的電流，極大地提高摩擦電發(fā)電機的效率。

　　為了制造這種微型摩擦電發(fā)電機，研究人員首先借助光刻和蝕刻工藝，用硅片制造出一個模具;而后將液體的PDMS和一種交聯(lián)劑混合在一起后涂抹到模具上，等待冷卻后就形成了一張薄膜;最后再將兩種獨有金屬電極的高分子聚合物薄膜銦錫氧化物(ITO)與聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜貼合在一起，形成三明治結(jié)構(gòu)。實驗證實這種具有微結(jié)構(gòu)陣列的摩擦電發(fā)電機的輸出電壓可達18伏，每平方厘米可產(chǎn)生0.13微安的電流，峰值電流可達0.7微安。

　　由于這種摩擦電發(fā)電機采用透明的柔性材料制造，未來它將有望取代目前普遍使用的觸摸顯示裝置。此外，該摩擦電發(fā)電機還可以用作高靈敏度壓力傳感器。研究人員稱，這種壓力傳感器非常敏感，即便是落下的水滴或是飄落的羽毛這樣的微小壓力也會被準確地“感覺”到，該裝置有望在有機電子材料和光電系統(tǒng)中獲得應用。

　　研究人員稱，這種微型發(fā)電機制造工藝簡單，成本低廉，能很方便地進行大規(guī)模生產(chǎn)的應用。同時它還具有極好的耐久性和可加工性，可輕松融入其他產(chǎn)品的設計當中。

　　王中林說：“摩擦無處不在，這賦予了摩擦電發(fā)電機廣泛的應用前景。但它并不會將我們之前發(fā)明的氧化鋅納米發(fā)電機取而代之，它們各有優(yōu)勢，在很多方面能并存且相互補充。”

　　這項研究由美國國家科學基金會、美國能源部和美國空軍贊助。相關論文發(fā)表在6月出版的《納米快報》雜志上。

我國計量技術規(guī)范目前共計2101項 (11/15)

八部門聯(lián)合啟動！2024年檢驗檢測機構(gòu)監(jiān)督抽查 (11/15)

市監(jiān)局：三季度食品安全監(jiān)督抽檢不合格率2.95% (11/12)

2025年1月1日起施行《中華人民共和國能源法》 (11/12)

六部門：大力實施可再生能源替代行動 (11/05)

市場監(jiān)管總局批準發(fā)布一批重要國家標準 (11/01)

工信部：將制定提升產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新能力的政策措施 (10/25)

注意！10月1日起這些國家標準將實施 (10/10)

市場監(jiān)管總局加強計量技術機構(gòu)管理 新辦法即將施行 (10/08)

我國已發(fā)布食品安全國家標準超過1600項！ (09/25)