2020-06-04

 

 

众所周知,发电有多种方式,比如:水力发电、火力发电、核电、风力发电、太阳能发电、生物质发电、海洋能发电等。前些年,科学家还发明了利用人体呼吸来发电的特殊方式。

 

2011年,威斯康星大学麦迪逊分校材料和工程学助理教授Xudong Wang和博士后Chengliang Sun、研究生Jian Shi9月刊的《能源和环境科学》(Energy and Environmental Science)上,报告了一种新型材料——聚偏二氟乙烯(PVDF)制成的微型塑料带,能够捕捉低速气流,利用压电效应将机械能转化为电能。

 

研究人员称,如果材料足够薄,可以利用人的呼吸产生毫瓦(mW)级电能,用于给人体携带的血糖监测仪、心脏起搏器等传感设备供电。

 

人类呼吸能产生2/秒的风速,这种速度的风通常用处不大。但Xudong Wang等人通过计算认为,如果能使这种材料足够薄,呼吸使之产生的细小振动就能转换为1毫瓦电能,足够身上的一些小型传感器等设备使用。

 

为此,Wang的小组利用离子蚀刻法(ion etching),使得材料在保留了压电性能的同时,尽量薄小。他相信,通过改进塑料带的厚度可以控制到亚微米级,从而使利用呼吸发电变得实际可行。

 

微能利用技术目前正得到越来越多的重视和应用,例如,利用人体血糖发电的生物电池,利用人体运动或者心脏跳动的压电设备等。

 

人类利用纳米科技,发明了精细的电子仪器,如血糖监测仪、心脏起搏器等嵌入式生物医药设备。这些仪器只需极小的能量就能运行。通过运动、血流、发热、呼吸等各种人类活动所产生的细小能量,正好可以提供持续的能源。由于聚偏二氟乙烯具有生物相容性,Wang相信这项工作很有前景。

 

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(图片来源:Adobe Stock

 

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