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    光明日报 2014年03月19日 星期三

    身边的科学

    拍拍手也能发电?

    齐芳 《 光明日报 》( 2014年03月19日   06 版)
    图为纺织品摩擦发电手套。 新华社记者 金立旺摄

        人的行走、身体的晃动、手的触摸、下落的雨滴、车轮的转动……在科学家王中林眼中,把摩擦电发电机附着在这些产生动力的物体上,就能实现对机械能的有效收集——

     

        人们都知道摩擦可以生电,可这些电如何才能利用起来呢?中科院北京纳米能源所首席科学家王中林发明了一种摩擦电发电机,可以将握手、走路、潮汐等摩擦和静电产生的电能收集和利用起来,并已经开发出了一些潜在应用系列产品的雏形,相关文章已经发表在3月5日的《自然·通讯》上。

     

        “摩擦无处不在。像这样拍拍手,有摩擦产生就有电能。我们做的就是将这种电能高效地‘收集’起来,让一举一动皆能发电。”18日下午,在中科院北京纳米能源所,首席科学家、中科院外籍院士、“千人计划”顶尖人才入选者王中林研究员正向记者介绍摩擦电发电机。 

     

    一举一动皆能发电

     

        简单地说,电要能做功,也就是“能用”,电压和电流两个因素缺一不可。“摩擦只是产生了电压,没有电流,就无法使用。”王中林简要地介绍了摩擦电发电机的原理:与传统的电磁感应式发电机和摩擦起电机原理完全不同,而是利用摩擦起点和静电感应效应的耦合,同时配合薄层式电极的设计,实现电流的有效输出。

     

        人的行走、身体的晃动、手的触摸、下落的雨滴,甚至车轮的转动……在王中林眼里,这一切皆能发电:“只要把摩擦电发电机附着在产生这些动力的物体上,就能实现对机械能的有效收集。”

     

        王中林在2012年1月成功研发世界首台摩擦电发电机。两年来,他带领团队成功克服了摩擦电发电机输出电流小、电压高、难以直接给用电器有效充电的缺陷,实现了对小型电器的实时供电,让产业化成为可能。

     

    精巧、价低、自供能

     

        虽然名叫“发电机”,但摩擦电发电机却不是庞然大物——它的结构极为简单、精巧,有些仅有巴掌大小。王中林介绍:“基本元件都是仅有微米级厚度的薄膜材料。”

     

        小巧的结构也让自供能成为可能。王中林说,夜间在高速公路上工作的人员需要穿带LED灯的服装,“这种装备原来是需要电池供电的。现在,只需将摩擦电发电机放入衣服,只要他们在走动,就能实现自我充电”。

     

        摩擦电发电机另一个优势是成本低廉。“布料可做、木材可做,摩擦电发电机主要部件是由有机材料和常见金属构成的,而且用量极少,非常适合大规模产业化。”王中林说。

     

    摩擦电发电机大规模发电或可实现

     

        旋转式直流摩擦发电机、刹车发电模拟装置、自驱动无线触摸警报器、脚踏式摩擦发电机、潮汐能收集装置……在实验室,王中林向记者展示了20件摩擦发电装置,“这些装置能实现对空气流动、水体流动和人体活动等各种机械能的高效收集”。王中林预测,未来35到50年,摩擦电发电机将实现大规模产业化应用。

     

        王中林认为,摩擦电发电机在大规模发电上也大有可为。“我们都知道潮汐能发电,但目前的技术只能利用潮汐的流动能。摩擦电发电机有四种模式:纵向接触—分离、横向滑动、单电机极、自由浮动,将使潮汐能的利用率大大提高。我们将其做成阵列,就能够实现大规模发电。”

     

        “当然,大规模发电涉及工程技术、建设施工等方方面面,很难做出预测。但我认为在基础研究方面,这不是个难题。”王中林说,“只要有足够的投入,我相信在未来10到15年,利用摩擦电发电机进行大规模发电是可以实现的。”(本报北京3月18日电 本报记者 齐芳) 

     

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