纳米发电机
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在另外一篇发表于 《 自然 ・ 通信》 网 络版 的论文 中 ，王 中林 和其 他 同事 报告 了 种 新 方法 ——使 用 锆钛 酸铅 （ Ｚ ） 来 ＰＴ 装配压 电纳米 线 。Ｐ Ｔ是 将 二 氧 化 铅 、锆 Ｚ 酸铅 、钛 酸铅 在 １０ ２ ０摄 氏度 高 温 下 烧 结
王 中林 认 为 ，这 种过 程 可 以对 纳 米 发 电机 进行 大规模 的生 产 。
得 到 的纳米发 电机 大 小 约 为 ２厘 米 ×
１ ．５厘米 ，当它被弯 曲时 ，产 生 的 电力足
简 化组 配技 术 最早 的氧化 锌 纳 米发 电机使 用 固定 在
一
以点亮 一个 袖珍 型计算 器上 的显示 屏 。
收集 机械 能 ，然 后将 其 转 化 为 电能 ，给 电
子设备 提 供 电力 。
除此 之外 ，王 中林 和 同 事最 近在 纳 米 发 电机 领 域 还 取 得 了其 他 一 系 列 的进 步 ，
包括发表在上周的 《 纳米快报》 网络版上 的更加 简单 的纳 米发 电机 构 建技 术 ， 以及
光 学 精 密 － ，ｌ ＇ ￣ｔ ｔ ， ａ
源自文库
２１ ０ ０年 第 ３期 （ 第 １ ８期 ） 总 １
纳 米 发 电机
在 最新 的实 验 中 ，机 械 能来 自于研 究 人 员对 位 于两个 手 指 之 间的 一 台纳 米 发 电
美 国佐 治 亚理 工 大 学 学 院材 料科 学 和 工 程系 教 授 王 中林 领 导 的研 究 团 队 表 示 ， 经 过长 达 ５年 的研 发 ，他 们 制 造 的 纳米 发
在另一篇发表于 《 纳米快报》 的论文
中 ，王 中林 和其 他 同事报 告 了另外 一 项 提
更早发表 在 《 纳米 快报》 和 《自然 ・ 通 信》 上的研究成果等。
王 中林 表示 ，尽 管 现在 纳 米 发 电机产
高纳米发电机输出电力的研究进展。他们 的方 法包括 两 个 步骤 ：首 先 将 垂 直 的 氧化 锌纳 米线转 移 到一 个 聚合 物 接 收衬 底 上 以
据美 国物理 学 家组 织 网 报 道 ，这 种纳 米 发
电机使 用 一 排纤 细 的 纳米 线 从 周 围环 境 中
王 中林 表 示 ，通 过简 化设 计 ，使 设 备 更加 稳定 ，并 且将 更 多 纳米 线 产 生 的 电 力 结合 在一 起 ，他们 成 功 提 高 了纳 米 线 产 生 的电力 ，足 以驱 动 液 晶 显 示 屏 、激 光 器 、 发光 二极 管等 电子设 备 。
安 的 电流 。
以大 批量 生 产 ” ，这 样 ，它 们 就 能 够 “ 飞
入寻常百姓家” ，应用于生活的各个方面。 王 中林 指 出 ，从 ２ ０ ０ ５年 开 始 研 究 纳
米发 电机 到现 在 ，纳 米 发 电机 的输 出 电力 已经 大为提 高 ， 目前 的 纳米 发 电机 产 生 的 电流 强 度 与 一 年 前 相 比 已 经 提 高 了 １０ ０
Ｐ Ｔ制造 纳米 线 Ｚ
个 坚硬 衬底 上 的 纳米 阵列 ，该 纳米 阵 列
上部连 接 了一 个 金属 电极 ；而后 来 的纳 米 发 电机 可将 纳 米 线 两端 嵌人 聚合 物 内 ，通 过简单 地 弯 曲纳 米 线来 产 生 电力 。不 考 虑 其线 路 布局 ，构建 出这样 的纳 米发 电机 不
纳米 发 电机有 多项 优 点 。它们 不 像 许 多压 电材 料那 样需 要 有毒 重 金 属 ，这 使 其 非 常
美国 《 科学》 杂志上发表论文指 出，可通 过 由压 电材料 合 成 的 纳米 线 将 机械 能 转 化 为 电 能 ，并 首 次 提 出 了 纳 米 发 电 机 的 原
．
３１ ．
光 学 精 密 －Ａ ￣ ｌ ｇ ａ ．
倍 。如 果 持 续 不 断 地 改 进 技 术 ，三 五 年 内 ，就 可 以将 纳米 发 电机真 正 应 用在 保 健 设 备 、个 人 电子 产 品 以 及 环 境 监 测 设 备
上。
２１ ０ ０年 第 ３期
（ 第 １ ８期 ） 总 １
特 的开路 电压 ，并且 获 得 了每 立方 厘 米 约
ｌ 毫 瓦特 的最 高输 出能量 密度 。 １ 王 中林 表 示 ， 比起 当前 的 发 电设 备 ，
提 高输 出电力
纳米 发 电机项 目由美 国 国防 部 高级 研 究 计划 局 （ Ａ Ｐ 、美 国 空 军 和 美 国 国 Ｄ Ｒ Ａ） 家 科学 基 金会 资助 。２０ ０６年初 ，王 中林 在
机 的按 压动作 。在 其他 情 况 下 ，机 械 能 也 可 能来 自心 跳 、徒步 旅 行 者 的鞋 子 踏 在 路
上 的重 量 、衣 服 在风 的吹 拂 下发 出 的沙 沙 声等。
电机 能够 给传统 的小 型 电子设 备 提供 电 力 ，点 亮 一 台 小 型 液 晶 显 示 屏 （ Ｃ 。 Ｌ Ｄ）
形成水 平 的纳 米线 阵 列 ，然 后 用平 行 的带 状 电极 将所 有 纳米 线 连 接在 一 起 。使 用 单
层 的这 种结构 ，研 究人 员 产生 了 ２ ３伏 ．０
生的电流低于诸如 ｉｏ 或心脏起搏器等设 Ｐｄ 备所 需 的 电 流 ，但 是 ，三 五 年之 内 ，纳米
发 电机 就 可 以 为 ｉｏ Ｐ ｄ或 者 心 脏 起 搏 器 充 电。
理。
环保 ，而且嵌入到人体 内也不会对健康造 成伤害。它们还可以在低于水 的沸点 的温 度 ，即低 于制 造标 准 电子 元件 所 需 的温 度
下制 成 。此外 ，这种 发 电机 “ 有 可 能 可 很
王中林的纳米发电机 主要依靠诸如氧 化锌 等 晶体 材 料 中 出现 的压 电效 应 。压 电 效应 指 晶体材 料在 机械压 力下 可产生 电 势 。通 过捕 捉 和收 集 氧化 锌 纳 米 线 产 生 的 电荷 ，能够产生 ３ 电压 ，大约 ３０毫微 伏 ０
在另外一篇发表于 《 自然 ・ 通信》 网 络版 的论文 中 ，王 中林 和其 他 同事 报告 了 种 新 方法 ——使 用 锆钛 酸铅 （ Ｚ ） 来 ＰＴ 装配压 电纳米 线 。Ｐ Ｔ是 将 二 氧 化 铅 、锆 Ｚ 酸铅 、钛 酸铅 在 １０ ２ ０摄 氏度 高 温 下 烧 结
王 中林 认 为 ，这 种过 程 可 以对 纳 米 发 电机 进行 大规模 的生 产 。
得 到 的纳米发 电机 大 小 约 为 ２厘 米 ×
１ ．５厘米 ，当它被弯 曲时 ，产 生 的 电力足
简 化组 配技 术 最早 的氧化 锌 纳 米发 电机使 用 固定 在
一
以点亮 一个 袖珍 型计算 器上 的显示 屏 。
收集 机械 能 ，然 后将 其 转 化 为 电能 ，给 电
子设备 提 供 电力 。
除此 之外 ，王 中林 和 同 事最 近在 纳 米 发 电机 领 域 还 取 得 了其 他 一 系 列 的进 步 ，
包括发表在上周的 《 纳米快报》 网络版上 的更加 简单 的纳 米发 电机 构 建技 术 ， 以及
光 学 精 密 － ，ｌ ＇ ￣ｔ ｔ ， ａ
源自文库
２１ ０ ０年 第 ３期 （ 第 １ ８期 ） 总 １
纳 米 发 电机
在 最新 的实 验 中 ，机 械 能来 自于研 究 人 员对 位 于两个 手 指 之 间的 一 台纳 米 发 电
美 国佐 治 亚理 工 大 学 学 院材 料科 学 和 工 程系 教 授 王 中林 领 导 的研 究 团 队 表 示 ， 经 过长 达 ５年 的研 发 ，他 们 制 造 的 纳米 发
在另一篇发表于 《 纳米快报》 的论文
中 ，王 中林 和其 他 同事报 告 了另外 一 项 提
更早发表 在 《 纳米 快报》 和 《自然 ・ 通 信》 上的研究成果等。
王 中林 表示 ，尽 管 现在 纳 米 发 电机产
高纳米发电机输出电力的研究进展。他们 的方 法包括 两 个 步骤 ：首 先 将 垂 直 的 氧化 锌纳 米线转 移 到一 个 聚合 物 接 收衬 底 上 以
据美 国物理 学 家组 织 网 报 道 ，这 种纳 米 发
电机使 用 一 排纤 细 的 纳米 线 从 周 围环 境 中
王 中林 表 示 ，通 过简 化设 计 ，使 设 备 更加 稳定 ，并 且将 更 多 纳米 线 产 生 的 电 力 结合 在一 起 ，他们 成 功 提 高 了纳 米 线 产 生 的电力 ，足 以驱 动 液 晶 显 示 屏 、激 光 器 、 发光 二极 管等 电子设 备 。
安 的 电流 。
以大 批量 生 产 ” ，这 样 ，它 们 就 能 够 “ 飞
入寻常百姓家” ，应用于生活的各个方面。 王 中林 指 出 ，从 ２ ０ ０ ５年 开 始 研 究 纳
米发 电机 到现 在 ，纳 米 发 电机 的输 出 电力 已经 大为提 高 ， 目前 的 纳米 发 电机 产 生 的 电流 强 度 与 一 年 前 相 比 已 经 提 高 了 １０ ０
Ｐ Ｔ制造 纳米 线 Ｚ
个 坚硬 衬底 上 的 纳米 阵列 ，该 纳米 阵 列
上部连 接 了一 个 金属 电极 ；而后 来 的纳 米 发 电机 可将 纳 米 线 两端 嵌人 聚合 物 内 ，通 过简单 地 弯 曲纳 米 线来 产 生 电力 。不 考 虑 其线 路 布局 ，构建 出这样 的纳 米发 电机 不
纳米 发 电机有 多项 优 点 。它们 不 像 许 多压 电材 料那 样需 要 有毒 重 金 属 ，这 使 其 非 常
美国 《 科学》 杂志上发表论文指 出，可通 过 由压 电材料 合 成 的 纳米 线 将 机械 能 转 化 为 电 能 ，并 首 次 提 出 了 纳 米 发 电 机 的 原
．
３１ ．
光 学 精 密 －Ａ ￣ ｌ ｇ ａ ．
倍 。如 果 持 续 不 断 地 改 进 技 术 ，三 五 年 内 ，就 可 以将 纳米 发 电机真 正 应 用在 保 健 设 备 、个 人 电子 产 品 以 及 环 境 监 测 设 备
上。
２１ ０ ０年 第 ３期
（ 第 １ ８期 ） 总 １
特 的开路 电压 ，并且 获 得 了每 立方 厘 米 约
ｌ 毫 瓦特 的最 高输 出能量 密度 。 １ 王 中林 表 示 ， 比起 当前 的 发 电设 备 ，
提 高输 出电力
纳米 发 电机项 目由美 国 国防 部 高级 研 究 计划 局 （ Ａ Ｐ 、美 国 空 军 和 美 国 国 Ｄ Ｒ Ａ） 家 科学 基 金会 资助 。２０ ０６年初 ，王 中林 在
机 的按 压动作 。在 其他 情 况 下 ，机 械 能 也 可 能来 自心 跳 、徒步 旅 行 者 的鞋 子 踏 在 路
上 的重 量 、衣 服 在风 的吹 拂 下发 出 的沙 沙 声等。
电机 能够 给传统 的小 型 电子设 备 提供 电 力 ，点 亮 一 台 小 型 液 晶 显 示 屏 （ Ｃ 。 Ｌ Ｄ）
形成水 平 的纳 米线 阵 列 ，然 后 用平 行 的带 状 电极 将所 有 纳米 线 连 接在 一 起 。使 用 单
层 的这 种结构 ，研 究人 员 产生 了 ２ ３伏 ．０
生的电流低于诸如 ｉｏ 或心脏起搏器等设 Ｐｄ 备所 需 的 电 流 ，但 是 ，三 五 年之 内 ，纳米
发 电机 就 可 以 为 ｉｏ Ｐ ｄ或 者 心 脏 起 搏 器 充 电。
理。
环保 ，而且嵌入到人体 内也不会对健康造 成伤害。它们还可以在低于水 的沸点 的温 度 ，即低 于制 造标 准 电子 元件 所 需 的温 度
下制 成 。此外 ，这种 发 电机 “ 有 可 能 可 很
王中林的纳米发电机 主要依靠诸如氧 化锌 等 晶体 材 料 中 出现 的压 电效 应 。压 电 效应 指 晶体材 料在 机械压 力下 可产生 电 势 。通 过捕 捉 和收 集 氧化 锌 纳 米 线 产 生 的 电荷 ，能够产生 ３ 电压 ，大约 ３０毫微 伏 ０