摩擦發(fā)電效應(yīng)是兩種材料接觸和分離產(chǎn)生電荷的一種現(xiàn)象。負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的美國(guó)佐治亞理工學(xué)院王中林(音譯)團(tuán)隊(duì)，此前曾開(kāi)發(fā)出一種能為手機(jī)電池充電的固體摩擦發(fā)電機(jī)。而新研究面臨的問(wèn)題是，如何讓摩擦發(fā)電在潮濕如海水的環(huán)境中產(chǎn)生？
研究人員發(fā)現(xiàn)，摩擦發(fā)電現(xiàn)象并不限于固體之間，它同樣存在于液體環(huán)境當(dāng)中。唯一的要求是，兩種物質(zhì)特定的電子能水平足夠接近。對(duì)水而言，它所需要的僅僅是一個(gè)適合的“拍檔”。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，他們發(fā)現(xiàn)一種特殊的塑料或能當(dāng)此重任。
作為原型，研究人員制作了一個(gè)絕緣的塑料容器。這個(gè)容器有蓋和底，上面安裝了由銅片制成的電極。他們的系統(tǒng)之所以能夠成功，是因?yàn)槠渖w子內(nèi)部涂有一層納米級(jí)、微型金字塔狀的聚二甲基硅氧烷(PDMS)。而容器中則裝滿了去離子水。當(dāng)蓋子下降時(shí)，這些微型金字塔就會(huì)與水發(fā)生接觸，一批聚二甲基硅氧烷原子就會(huì)被電離，從而產(chǎn)生負(fù)電荷；與此同時(shí)，水面上也會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生正電荷。當(dāng)聚二甲基硅氧烷層離開(kāi)水送出電荷后就完成了一個(gè)完整的摩擦發(fā)電過(guò)程。
其原理是利用了聚二甲基硅氧烷與水之間的電位差。選擇聚二甲基硅氧烷的原因，是其優(yōu)良的疏水性減少了水的附著，獨(dú)特的金字塔外形更易讓水脫落。
當(dāng)置于海水中時(shí)，該裝置會(huì)隨著波浪，周期性地上升與下降，其中的電極與整流器和電容相連，產(chǎn)生的直流電能夠點(diǎn)亮60盞LED燈。研究人員稱，該裝置具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，由于對(duì)溫度敏感可將其作為一種溫度傳感器；如將其他傳感器附著在上面，它也能為生物分子傳感器和化學(xué)傳感器的設(shè)計(jì)提供更多的想象空間。
總編輯圈點(diǎn)
俗話說(shuō)，錢扔水里，連個(gè)響也沒(méi)有。但你要是投資這種海浪發(fā)電機(jī)，錢扔進(jìn)海里還能生錢。利用潮汐發(fā)電，老早就實(shí)現(xiàn)了。但用水的摩擦力還沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)。大家都知道船在水里行進(jìn)會(huì)有很大阻力，主要是摩擦導(dǎo)致。把這種討厭的性質(zhì)轉(zhuǎn)化成正能量，靠的就是有機(jī)材料學(xué)家靈光一閃，啟用一種與水有緣的材料。未來(lái)，即使海浪發(fā)動(dòng)機(jī)并非滾滾財(cái)源，我們也可期待“水摩擦”發(fā)電應(yīng)用在醫(yī)療等領(lǐng)域。
