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本报讯（曾福泉 柯溢能）仅用你书桌上的A4纸、特氟龙胶带和签字笔里的油墨，就能做出一个发电机；用手拍打它，就能发电。浙江大学科学家的这项“小发明”，在海洋科技发展中展现出了重要的应用前景。相关论文已发表在国际著名期刊《纳米能源》。 浙大海洋学院青年教师朱智源博士告诉笔者，科研团队用纸和油墨制成的这个微小的发电机属于摩擦纳米发电机，与经典电磁发电机不同，它可以把人体运动产生的机械能直接转化为电能，并有效输出。 摩擦纳米发电机的机理由著名科学家王中林在2012年率先提出，以其极具革新性的技术应用前景，吸引了各国学者投入这一全新领域。朱智源说，既有的许多摩擦纳米发电机依赖复杂的表面纳米结构，加工方法成本过高、工艺复杂。浙大团队不仅用生活中随处可见的材料低成本地制成摩擦纳米发电机，并且在整体结构上取得了新突破。 让我们跟着团队成员、浙大海洋学院硕士研究生夏克泉一道，自己动手做这台发电机。首先取两张A4纸，裁成9厘米长、3厘米宽的窄条。再拿一支画笔，将签字笔墨均匀涂抹在纸片的表面，等上几分钟，让油墨固化以形成电极，然后在电极表面贴上特氟龙胶带。最后将两张纸片的两头向内翻折，各自形成“π”形，接着一正一倒嵌合到一起，便形成了X形状的发电机。 X形结构让这个发电机像一节小弹簧一样，可以被挤压，然后复位。根据摩擦纳米发电机的原理，在这一“接触—分离”过程中，电流就产生了。把一个X形结构作为一个工作单元，逐一堆叠起来，还能进一步提升电流输出性能，就像把好几节电池并联起来一样。朱智源说，在实验中，用手按压有4个工作单元的发电机，产生的输出能够直接点亮工作电压为3.4V的101个串联高功率蓝光LED。 堆叠成串的X形结构让纸质发电机有了丰富的形变功能，可以有效地从人体运动中收集机械能。将来，把它放到衣服或书包里，人体关节运动产生时的微小机械能就能汇聚起来，供给可穿戴设备运作。 朱智源所属的浙大海洋电子与智能系统研究所由国家千人计划专家徐志伟教授于2016年1月领衔创立，重点关注以信息科学与海洋物理为学科交叉的基础研究，包括海洋信息电子、智能系统以及用于海洋电子装备的新能源新材料新器件。在这群科学家眼里，这个纸做的小发电机，未来的舞台在浩瀚的大海。团队正在进一步优化自己的发明，使纸基摩擦纳米发电机早日实用，为海洋装备的信息处理提供能量。 “浩渺的海水阻隔了能源和信息的传输，因此自给能源对探索海洋非常重要。”朱智源说，在孤零零漂浮着的浮标上，或大洋深处的探测器里，用纸、笔就能做出的发电机有很强应用潜力。未来，潜水员的探照灯或许可以通过人体自身的运动机械能发亮，同时这种发电原理或许还可以运用到救生中。 纸片暴露在海水中很快就会丧失大部分强度并被逐步分解，而当我们需要销毁器件以防信息泄露时，这个性质就变得很有用了。朱智源表示，易被分解的纸质器件用于海洋探索，为保护海洋环境提供了新思路。 |
