也許在不久的未來，你一邊走路一邊就可為裝在你口袋里的iPod充電，甚至你那怦怦跳動的心臟還能驅動便捷式血壓傳感器。美國研究人員在最新一期《自然?納米技術》雜志上報告說，他們創(chuàng)造出了第一種可實際使用的運動發(fā)電納米器件，新的“納米發(fā)電機”在受到擠壓、彎曲或搖動的情況下能輸出與一節(jié)AA電池幾乎相同的電壓，從而為研發(fā)出可自供電的電子器件敞開了大門。

　　先前，研究人員已開發(fā)出利用機械能為電子器件供電的器件，但此類運動發(fā)電納米器件原型無法達到理想的電壓，因此并不具備應用價值。2008年，研究人員就開發(fā)了一個可為手機供電的護腿，但是其尺寸越小，輸出的電力也越小，無法實現(xiàn)為電池充電。迄今為止，研究人員一直未能展示出可為任何納米或非納米器件供電的基于納米技術的發(fā)電機原型。

　　美國佐治亞理工學院的材料學家王中林和同事表示，他們已克服了輸出功率太小的難題。王中林的實驗室創(chuàng)造出了兩種塑裝的新型納米發(fā)電機，每一種都特別薄且可彎曲，長度和厚度與一根回形針相仿。其關鍵部分是由晶狀氧化鋅制成的納米線，氧化鋅晶體是一種可將機械壓力轉化為電能的壓電材料。每根納米線的厚度為幾百納米。

　　其中一種發(fā)電器件的納米線的外形酷似釘床，里面充填著塑料材料以增強其耐用性，這些塑料材料被夾在導電材料層之間。在研究人員輕輕擠壓該納米發(fā)電機時，其能產生0.24伏特的電壓。這已足以驅動研究人員開發(fā)的兩種不同的納米傳感器：一種用以測量流體的酸度;另一種用于探測紫外光。

　　另一種供電能力更強器件的納米線看起來更像鐵路枕木，搭在鉻和金制成的相對軌道上。研究人員在一張薄片上安排了700個這樣的軌道。當研究人員輕輕彎曲該納米發(fā)電機時，其產生了超過1.26伏特的電壓，這比先前創(chuàng)建的納米發(fā)電機原型高出60倍，已接近標準堿性電池的1.5伏特。這個電壓增加了其實際應用的可能性，譬如可在不用插座的情況下給手機電池充電。

　　與此前的器件相比，新型納米發(fā)電機具有幾大優(yōu)勢。首先，研究人員并沒有像許多壓電材料那樣使用有毒的重金屬，這使其是環(huán)境友好的，在體內使用時也更安全。其次，其可在低于水的沸點的溫度條件下制成，這一溫度遠遠低于制作標準電子器件所需的溫度。此外，其還具有按比例放大制作的潛力，這將使其更為普及。

　　研究人員表示，器件的小型化是發(fā)展趨勢，但光是將器件制作得小并不足夠，還必須使其獲得持續(xù)的電力供應以適應移動生活的需要。利用新型的納米發(fā)電機，未來可將這些器件放置在任何環(huán)境中，這些器件將在無需電池的情況下獨立地、可持續(xù)地工作。環(huán)境中的各種機械能，如潮汐運動、海波、機械振動、旗幟迎風飄揚、徒步者運動鞋的壓力以及衣服的飄動等，在未來都可成為電力的來源。

　　王中林對建立運動發(fā)電的傳感器網(wǎng)絡頗感興趣。他表示，未來的家中可能會有無數(shù)無形的傳感器，其擔負著探測家中是否著火、淹水或泄露有害氣體的重任，一旦發(fā)現(xiàn)問題，這些傳感器將向計算機發(fā)送無線信號，更重要的是，這些傳感器根本不需要聯(lián)至插座上進行充電或更換電池。

　　有關專家評價說，該項工作將會對納米技術產生廣泛影響，其首次為“無所不在”的未來電子世界提供了可能。

　　不過，研究人員也表示，納米發(fā)電器件真正在衣服或手機中展現(xiàn)其魅力之前，還必須縮減尺寸，改善整體電力輸出并增強其存儲電力的能力，這將成為研究人員接下來需要面對的挑戰(zhàn)。

　　該研究得到了美國國家科學基金會、國防部高級研究計劃局和能源部的資助。

圖為多根纖維組成的納米纖維發(fā)電機示意圖