柔性纳米发电机——将肌肉运动转变成电能的移动设备

柔性纳米发电机——将肌肉运动转变成电能的移动设备

移动电子设备逐渐成为推动消费领域的主要商品，但移动设备必须利用墙壁上的电源插座或移动电源进行充电。如果我们只要简单地活动一下身体就能给移动电子设备充电，并且身体没有不适的感觉，这样的充电技术会让人们的生活发生怎样的变化？此种充电装置已经被新加坡国立大学研发出来，完全能满足上述两项要求。

这种柔性纳米发电机像一枚能贴到人体的皮肤上贴片，大小与一枚小邮票相当。柔性纳米发电机将人体皮肤作为一个摩擦电电源，并将摩擦电转化成电能。据报道，柔性纳米发电机产生的电能完全能为可穿戴电子设备这样的小型设备充电。在上周举行的2015年世界微机电系统展会上，柔性纳米发电机被公开展出；人们只要将该柔性纳米发电机连接手指，它就能产生出90伏的开路电压。当时，研究人员将形如贴片的柔性纳米发电机用作一个能记录穿戴者运动的自供电电子装置。

柔性纳米发电机利用摩擦电效应来发电，即通过其自身与人体皮肤摩擦来产生电荷。摩擦电效应是指某些特定的材料相互接触和摩擦，就能产生电荷。当带有电荷的两种材料被分开，就能得到可用的电流。为了收集这种可用的摩擦电电流，研究团队为柔性纳米发电机安装了一个50纳米厚的金膜，金膜的安装位置在一个硅橡胶层下面，该硅橡胶层的表面有着数千个微型圆柱体，以增加金膜与人体皮肤的接触面积，从而提高摩擦效率。

得益于摩擦电效应，柔性纳米发电机的制造也变得更容易。研究人员将人体皮肤作为柔性纳米发电机的摩擦电叠层的组成部分，柔性纳米发电机内部就无需在其内部安装摩擦电叠层。这种设计，不仅节省制造时间和材料，制造成本也降了下来；同时，还相应地降低了柔性纳米发电机的破损几率——减少了一个叠层，就意味着减少了一个可能被损坏的部件。

研究人员经过测试，发现连接手指的柔性纳米发电机能为12个LED灯提供充足电力。

除了柔性纳米发电机有着显而易见的优点，即只要人们保持身体运动就能为电子设备提供电能；从理论上而言，柔性纳米发电机完全能替代某些移动电子设备的电池，如智能手表和健身追踪器的电池，从而让这些电子设备变得更轻更薄。也许有一天，柔性纳米发电机能为智能手机提供足够的电能，让智能手机无需安装电池，谁知道呢？电池是智能手机发展和设计的一个最大阻碍。