木地板變身奈米發電機 走路就能發電
2021-09-22
作者
夏菲，EDN China
瑞士研究人員設計出一種奈米發電機，能讓木質地板從我們的腳步行走中收集電力...
瑞士蘇黎士研究人員利用在我們腳下的一種令人意想不到的能源：木地板。他們設計出一種新方法，讓木質地板能夠從我們的腳步行走中收集電力，這項成果已於9月1日發表在雜誌《Matter》上。
這項技術被稱為奈米發電機(nanogenerator)，能夠從行走中產生足夠的電力，為測試中的燈泡供電。該計劃的研究人員結合特殊的矽樹脂塗層和嵌入式奈米晶體，改進了奈米發電機中所使用的木地板，從而使裝置的效率提高了 80 倍——足以為 LED 燈泡和小型電子產品供電。
簡單說明功能化木地板上的腳步如何用於為小型裝置供電。
(來源：Sun et al./Matter)
該團隊首先將兩塊功能化木板夾在電極之間，從而將木材轉化為奈米發電機。就像剛從烘乾機中取出的緊貼襯衫的襪子一樣，木片在踩到時會透過週期性接觸和分離而帶電，這種現象稱為摩擦起電效應(triboelectric effect)。電子可以從一個物體轉移到另一個物體，從而產生電能。然而，用木板製造奈米發電機存在一個問題。
該研究的資深作者、同時也是蘇黎世 Eidgenössische Technische Hochschule (ETH)和瑞士聯邦材料科學與技術實驗室(Empa) Dübendorf 木材材料科學教授組組長Guido Panzarasa說：「木材基本上是摩擦中性的。這意味著木材並沒有獲得或失去電子的真正趨勢。這限制了材料發電的能力，因此，其挑戰在於製造能夠吸引和失去電子的木材。」
為了提高木材的摩擦電性能，科學家們用聚二甲基矽氧烷(PDMS)塗覆一塊木材，這是一種在接觸時獲得電子的有機矽，同時用原位生長的奈米晶體對另一塊木材進行功能化，稱為沸石咪唑骨架-8 (ZIF-8)。ZIF-8是一種金屬離子和有機分子的混合網路，具有更高的遺失電子傾向。他們還測試了不同類型的木材，以確定某些物種或木材的切割方向是否可以作為更好的塗層支架來影響其摩擦電特性。
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