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氧化锌纳米线发电机研制成功 再掀纳米电源研究热潮

    据报道,美国佐治亚理工学院教授、中国国家纳米科学中心海外主任王中林等成功地在纳米尺度范围内将机械能转换成电能,研制出世界上最小的氧化锌纳米线发电机。“这是我在这个研究领域10多年最让我激动的发明。”王中林认为,它一定会掀起整个纳米学科界对纳米电源研究的热潮。

    国际纳米技术领军人物、哈佛大学教授CharlesLieber说,“该工作极其令人振奋,它提出了解决纳米技术中一个关键问题的方案,那就是如何为许多研究组发明的纳米器件提供电力的问题。王教授利用他首创的氧化锌纳米线将机械能转化为电能,在这个问题上他显示了巨大的创造性。”

    纳米器件因为具有尺寸微小、功耗小,反应灵敏等独特优势,一直是纳米学术界前沿的研究领域,而要真正让这些微小的器件工作起来,就必须给它们输入电能,只有实现了自带电源的纳米器件,才是真正意义上的纳米系统。先前的研究大多只集中于纳米器件本身,而没有考虑为其输入电源的问题。

    发电需要能量,而人在走路、呼吸时都会产生能量,能否将人体自身产生的能量转化为纳米器件所需要的电能呢?王中林教授想到了这个主意,他说:“如果有一种微型的装置能将生物体内的生物能量转化为电能输送给纳米器件,同步实现器件和电源的小型化,是最为最理想的事。”

    这个想法很快被付诸实施。利用氧化锌纳米线的独特性质,王中林在原子力显微镜下研制出将机械能转化为电能的纳米发电机,发电效率达到了17%—30%,完美地实现了纳米尺度的发电功能,为自发电的纳米器件奠定了物理基础。

    王中林相信,纳米发电机在生物医学、军事、无线通信和无线传感等方面都将有广泛的重要应用。他说:“这一发明可以整合纳米器件,实现真正意义上的纳米系统。它可以收集机械能,比如人体运动、肌肉收缩,血液流动等所产生的能量;震动能,比如声波和超声波产生的能量;流体能量,比如体液流动、血液流动和动脉收缩产生的能量,并将这些能量转化为电能提供给纳米器件。这一纳米发电机所产生的电能足够供给纳米器件或系统所需,从而让纳米器件或纳米机器人实现能量自供。”

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