繼2006年研制出第一代納米發(fā)電機(jī),，2007年發(fā)明直流納米發(fā)電機(jī)，2008年發(fā)明纖維納米發(fā)電機(jī)后,，美國(guó)佐治亞理工學(xué)院華人科學(xué)家王中林領(lǐng)導(dǎo)的研究小組再次取得新成果,，開(kāi)發(fā)出了由高分子薄膜封裝的交流納米發(fā)電機(jī)。
有關(guān)這一最新成果的論文發(fā)表在新一期的英國(guó)《自然·納米技術(shù)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上,。王中林11月11日接受記者采訪(fǎng)時(shí)說(shuō),，交流納米發(fā)電機(jī)是納米電源研究領(lǐng)域的一個(gè)重大突破。在環(huán)境機(jī)械能的轉(zhuǎn)換和輸出方面,，這一新型發(fā)電機(jī)提供了一種嶄新的技術(shù),，并將納米發(fā)電機(jī)朝實(shí)際應(yīng)用方向推進(jìn)了一大步。
王中林研究小組于2006年利用豎直結(jié)構(gòu)氧化鋅納米線(xiàn),，發(fā)明了將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的世界上最小的發(fā)電裝置——直立式納米發(fā)電機(jī),。在第一代直立式納米發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)上，他們又分別于2007年和2008年相繼發(fā)明了直流納米發(fā)電機(jī)和纖維納米發(fā)電機(jī),。
盡管這些直立式發(fā)電機(jī)取得了巨大成功并衍生出基于不同襯底的模型,，但其進(jìn)一步發(fā)展也面臨障礙。其中一個(gè)挑戰(zhàn)來(lái)自于驅(qū)動(dòng)電極與氧化鋅納米線(xiàn)距離的精確控制,，少量的誤差都會(huì)造成發(fā)電機(jī)不能正常工作,。另外，直立式發(fā)電機(jī)工作時(shí)自由端和驅(qū)動(dòng)電極要不斷接觸和摩擦,，這就可能造成納米線(xiàn)和電極的磨損,，進(jìn)而影響納米發(fā)電機(jī)的性能和壽命。
為解決這些問(wèn)題,，研究小組嘗試使用封裝的水平式氧化鋅納米線(xiàn),，最終成功發(fā)明了封裝型交流納米發(fā)電機(jī)，有效克服了直立式發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)缺陷,。在交流納米發(fā)電機(jī)中,，氧化鋅納米線(xiàn)被固定在彈性高分子襯底上，避免了電極與納米線(xiàn)的摩擦,，從而提高了發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性和壽命,。更重要的是，在這一新型發(fā)電機(jī)中,，不用再對(duì)驅(qū)動(dòng)電極與納米線(xiàn)距離進(jìn)行精確控制,，這就降低了發(fā)電機(jī)的制造工藝難度和成本。另外，與纖維納米發(fā)電機(jī)相比,，交流納米發(fā)電機(jī)還克服了不防水的弊病,。
王中林介紹說(shuō)，交流納米發(fā)電機(jī)中單根氧化鋅納米線(xiàn)所輸出的電壓最高可達(dá)50毫伏,。如不考慮基片能量損耗,，就氧化鋅納米線(xiàn)而言，發(fā)電效率可達(dá)7%,。如果把大量氧化鋅納米線(xiàn)集成在同一個(gè)襯底上,，其輸出功率可望大幅提高。交流納米發(fā)電機(jī)還可以很容易地被封裝在彈性材料中,，這就大大地?cái)U(kuò)展了它的工作環(huán)境和應(yīng)用范圍,。(張忠霞)
