瑞士研发“纳米发电机” 木材将成为环保新能源 行走木地板为灯泡发电

发布时间:2021-09-17 06:23:54


  据卫报周三(9月1日)报道,瑞士研究人员在《物质》(Matter)杂志上发表一篇名为“纳米发电机”的文章,该文章研究如何使木材变成可导电的资源,通过脚步产生能量。这些研究人员还用有机硅涂层和嵌入式纳米晶体的组合改进了纳米发电机中使用的木材,从而使该设备的效率提高了80倍,足以为LED灯泡和小型电子产品供电。

  所谓的“纳米发电机”的原理是将两块木头夹在电极之间。当踩在上面时,木片由于接触和分离而带电,这种现象称为三电效应。当电子可以从一个物体转移到另一个物体时,就会出现这种效应,类似于头发上摩擦气球几秒钟时产生的静电。

  用木材发电有一个问题。木材基本上是中性的”,该研究中的一位作者Guido Panzarasa说,“这意味着木材没有失去或吸引电子的强烈倾向,这限制了用木材发电的能力。”

  “虽然木材是一种糟糕的发电材料,但木材是很优秀的建筑材料,”Panzarasa说,“木材是一种天然的可再生资源,还能吸收二氧化碳”。

  为了提高木材的三电特性,研究人员在一块木材上涂抹了有机硅胶,这种硅胶会令木材在受到接触后会获得电子,而另一块木材则涂抹了有失去电子倾向的纳米晶体。在测试了不同类型的木材后,研究人员发现径向切割的云杉产生的电力比天然木材多80倍,而云杉又是欧洲非常常见的建筑木材。

  研究人员发现,使用一个表面积略小于一张A4纸的木地板原型,产生的能量足以驱动家用LED灯和小型电子设备,如计算器。根据发表在《物质》杂志上的论文,当一个成年人在上面行走时,他们成功地用云杉制作的“纳米发电机”点亮了一个灯泡,在实验中该设备的电力输出也很稳定。

  Panzarasa说:想象一下用这些种类的设备制作一个地板,人们只需走动就能产生能量。我们的重点是证明用相对环保方法改造木材,使木材成为可导电的材料。云杉很便宜也容易获取,而且是很好的建筑材料。这种功能化的方法相当简单,而且可以在工业层面上进行扩展。这只是一个工程问题。

  除了高效、可持续和可扩展之外,纳米发电机还保留了使木材对室内设计有用的特点。研究人员说,这些特点可能有助于促进木材纳米发电机在建筑中作为绿色能源的使用。木材建筑还可以从环境中封存二氧化碳来帮助缓解气候变化。

  Panzarasa和他的团队的下一步是用更环保和更容易实现的化学涂层进一步优化纳米发电机。“即使我们最初专注于基础研究,但最终,我们所做的研究应该导致在现实世界的应用,”Panzarasa说。“最终的目标是开发木材的潜力,使木材具有新的特性,用于未来可持续发展的建设。”

  没有参与这项研究的英国卡迪夫大学综合可再生能源发电和供应中心研究组组长尼克-詹金斯教授建议,这种设备将非常适于为家庭供电。”但如果需要持续的能源供应,例如用于照明,那么这将需要持续的运动来提供输入电力。”

  Panzarasa承认纳米发电机到目前为止只是一种实验,该技术在扩大工业用途之前还需要更多的工作。

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