科學家開發出一種材料,只要觸摸就能產生電力!

歡迎來到未來的觸控螢幕

科學家開發出一種柔軟薄膜狀的材料,在觸摸時會產生電能;意味著像智慧型手機和平板電腦的產品,可能有一天經由使用者簡單地來提供電力。

除了觸控螢幕小玩意,研究人員表示這個薄而柔軟的裝置也可以用在我們的服裝或鞋子,有助於從身體的移動,來獲得可能是一整天的能量。

來自密西根州立大學(Michigan State University)的電機工程師尼爾森·斯普維達(Nelson Sepulveda)說:「我們在走向由人體移動供電給可穿戴裝置的道路上。」

「我所預見相對較快的是,舉例來說,一整個星期都不需要為你的手機充電的能力,因為能量將由你的移動來產生。」

研究人員創造的薄膜是所謂的奈米發電機(nanogenerator),能量是藉由小規模的物理變化產生的,例如手指的敲擊或滑動。

在這種情況下,裝置是在壓電(piezoelectricity)原理下工作,電荷的累積是反映施加的機械應力。

使得這個現象成為可能的原因是組成薄膜的物質之間的相互作用。

核心結構是矽晶圓,然後與其他材料的薄片層層堆疊,包括銀,聚醯亞胺(polyimide)和聚丙烯鐵電體(polypropylene ferroelectret),充當裝置的活性材料。

聚丙烯鐵電體是含有帶電粒子的薄聚合物泡沫。當壓力施加到裝置時,泡沫層壓縮,在所謂的偶極矩(dipole mement)中產生變化,一種在鐵電體中帶正電和帶負電分子之間的相互作用。

這反過來產生電荷,而且如同你可以在下面的影片看見,它是能夠供電給我們每天在使用的裝置,像是觸控感應鍵盤:

或是這個液晶顯示(LCD)觸控螢幕:

或是一個發光二極體(LED)小型陣列:

雖然這些裝置都不需要太多的電力,這是一個有希望的開始到一個全新類型的壓電發電機,特別是考慮到它包括一個驚人的能力,在折疊時它的輸出倍增。

斯普維達說:「每次折疊時,你所創造出來的電壓量是以指數式地增加。」

「你可以以一個大的裝置開始,但是當你一次又一次地折疊時,它現在變得非常小,而且有更多的能量。現在它可能小到足以放進特製的鞋跟,因此,每次你的鞋跟撞擊到地面,它就會產生電力。

在測試的時候,一個手掌大小的材料薄膜能夠產生約50伏,但研究人員承認,他們目前還沒有辦法從材料來產生穩定的電流。

如同你可以在影片中看到,每當研究人員與原型裝置相互作用時,燈或顯示螢幕都會啟動,但是一旦它們移走施加的壓力,裝置再度變成不動。

對研究小組來說,弄明白把電壓協調成穩定可用的電流,將是接下來的挑戰。

他們也正在研究以無線傳輸電流的技術的可能性,如此,由腳步產生的電荷,可以供電給您的藍牙耳機。

當然,在我們自己的裝置看到這種科技之前,可能還有一段時間。但如果真的做到了,它最終將給我們一種方式,來重新利用身體目前所損失的大量能量,在我們四處移動、走路、以及甚至只是做個手勢的時候。

斯普維達告訴新聞網站Seeker的崔西‧施泰德特(Tracy Staedter):「要是你可以提取來自於平板電腦上滑動頁面的機械能,並且對裝置本身的電池充電,會怎樣呢?」

「這可以減少為裝置充電所需要的時間。」

這項研究成果發表在奈米能源(Nano Energy)期刊

來源: ScienceAlert

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