能量收集技术获突破：新材料让行走来发电

发布时间：2016/11/17 0:07:48

美国威斯康星大学麦迪逊分校官网近日发布消息称，该校材料系副教授王旭东带领他的团队开发出一种便宜简单的方法，可将踩在地板上的脚步动力转换成可用的电能，从而把地板变成一种更加“绿色”的产品。相关研究刊登在《纳米能源》杂志上。

新方法使用了一种常见且经常被废弃的材料——木浆。木浆主要含有木纤维组成的纳米纤维，是地板中常见组分。这些纳米纤维经过化学方法处理后，一旦与未经处理的纳米纤维结合，就会产生电流。

新材料将行走动力转为电能

“将经过化学处理的纳米纤维层和未经化学处理的纳米纤维层包压在硬纸板内，两层纳米纤维因具有不同的电学性能，电子就会从其中一层流向另外一层，从而形成电流。包压着两层纳米木浆纤维的硬纸板，可通过高压技术整合到木地板中。”王旭东在接受科技日报记者采访时表示，这种技术很容易整合到市面上任何一种木地板中。

当把两层纳米纤维集成到地板后，它们就能产生电能，点亮屋内的照明设施或用来给电池充电。木浆极其便宜，来源丰富，可回收及生物降解，结合新技术后的木地板将和普通地板一样，人人都可负担得起。以前也有利用行走来发电的材料报道，但那些材料往往用到陶瓷和金属，成本相对较高。

王旭东表示，除了价格便宜外，他们通过实验对纳米木浆纤维收集能量的使用寿命和效率进行了研究。初步试验证明，新材料能反复使用数百万次。“我们还不能把这个次数转化成衡量地板使用寿命的年数，但经过适当设计修改，新材料一定能超过地板使用年限。”

试验还证明，在含有这种新材料的地板上每走一步产生的电量，可同时点亮35个LED灯泡。

路边能量收集技术受追捧

多年来，王旭东团队一直在研究利用振动产生电能的技术，测试各种不同材料，优化被称为“摩擦起电纳米发电设备”的相关技术。衣服产生静电就是一种摩擦起电，很多可穿戴电子设备就是利用这种摩擦起电现象来获得电能。而木浆纳米纤维再次扩展了利用现有机械能的来源范围。

王旭东团队的研究突破，是受到热捧的绿色能源研究领域——路边能量收集技术的*新成果。“路边能量收集技术只需考虑存在足够能量的地方即可收集使用，只要有人群活动的地方即可考虑收集。”王旭东说，“一种思路是研制可穿戴的设备，另一种思路就是收集人口密集穿梭地方能量的设备，比如，我们这次研发的地板技术。”体育馆、购物中心等人流较多地方，以及拥挤过道等处，安装集成这种捕获能量新技术的地板，可以产生相当大的电能。收集能量的纳米纤维功能单位厚度不到一毫米，因此可以多植入几层这样的功能单位，提高发电量，且植入后地板并不会明显增厚。

未来或是太阳能的有力补充

路边能量收集技术在某些方面比太阳能更具竞争优势，它不需依赖天气状况，因此许多研究人员认为，将在发展替代化石燃料的可再生能源领域占据重要位置。

但澳大利亚新南威尔士大学研究人员阿里斯泰尔•斯普劳尔认为，跟现有发电地板一样，新材料与其他绿色能源相比没有优势可言。“如果你想让绿色能源能获得社会效益，应该去找太阳能或风能。新材料虽然在想法上很有创新，但可能没有实际意义。”

王旭东对此反驳道，新材料是对太阳能的有力补充。“我们的理念是，把生活中浪费掉的能量转化成可以使用的电能，它具有太阳能不能比的优势，如能用于太阳光照射不到的地下，或阳光不够充足的建筑内。”

王旭东已经向所在大学申请，将新材料发电原型设置在校园，用于对学生进行宣传教育。他们还将继续对各种性能进行优化研究。

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