让比头发丝还细的纤维丝“生长”出纳米材料，再通过马达带动长满纳米线的纤维丝相互错动，机械就能这样巧妙地转化为电能。借助这种纳米发电机，走路、心跳这样司空见惯的机械运动都能用来发电。“只要你能动，就能发电”，纤维纳米发电机研制小组领衔科学家王中林2月１４日在接受记者采访时这样描述纤维纳米发电的远景。
　　王中林是佐治亚理工学院华人科学家，他领导的科研小组在纳米发电领域取得的这一突破性进展刊登在2月１４日出版的英国《自然》杂志上。
　　王中林用通俗易懂的语言介绍说，与他们此前研发出的直流纳米发电机相比，纤维纳米发电机的突破在于：生长纳米线的基片从硬质、昂贵的硅材料换成了柔软、便宜的纤维丝；带动纳米线摩擦错动的机械运动由之前频率较高的超声波改为更容易获取的低频机械运动。
　　实验过程中，他们把纤维丝放入化学溶液中，在纤维丝上镀上氧化锌。镀在纤维丝上的氧化锌会径向生长，“长”出纳米线。长满纳米线的纤维丝就像“女士卷发用的发卷”。王中林说，将两个“发卷”平行放置，给其中一个镀金或其他金属，金属可以和氧化锌形成类似二极管的导电效应，然后在马达带动下，两个“发卷”相互错动摩擦，一拉一松。由于氧化锌的“压电效应”，纳米线的形变便可产生电能。他们成功地制成了数百个这种纤维纳米发电机。
　　为什么要让纳米发电机朝这个方向改进？王中林说，基片材料的改进大大降低了成本，“我们的纤维丝用的的杜邦公司的凯芙拉，几美元就可以买一大捆”。而且利用纤维成功进行纳米发电，意味着“发电衣”等柔性、可弯曲的发电体在不远的将来都会成为现实，甚至微风吹动的帐篷也能发电。他根据目前的原型估算，将来用这样的纤维制成的织物，每平方米的输出功率可达８０毫瓦，有可能给一个随身的ｉＰｏｄ供电。
　　低频机械运动的成功利用更具有突破性意义。跑步、走路、心跳等产生的机械能从理论上讲都可以转化为电能，这些被白白浪费掉的能量都可以被利用起来。另外，纤维纳米发电机的材料都是生物安全材料，整个过程无排放、无污染，堪称最具潜力的绿色发电。
　　纳米尺度的发电机的重要性怎么强调都不为过。王中林打了个比喻说，以前，不论多小、多灵敏的器件，都需要附加一个较大尺度的传统电源，好比“蚂蚁拉个大骆驼”。传统电源比如电池，都存在需要定期更换、材料有毒性等种种问题，而纤巧的纳米发电机无疑将使电源领域向前迈进革命性的一步。
　　王中林的科研小组接下来还将改进设计，重点提高输出功率。未来的纤维纳米发电机，将有广阔的应用空间。值得一提的是，纳米尺度发电机对于目前非常热门的各种纳米器件来说是个“好消息”，因为纳米器件的电力供应将从传统电源转变为真正匹配的纳米电源。
　　王中林说，“纳米发电机使得纳米器件实现了从器件到系统的一个质的飞跃，它是实现自驱动型纳米系统的关键。”
   
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华人科学家研制出
可发电纳米纤维

　　据2月14日出版的英国《自然》杂志报道，美国华人科学家王中林领导的科研小组日前研制出一种能产生电能的新型纳米纤维。
　　报道说，王中林是美国佐治亚理工学院教授、著名材料学家，他领导的研究小组研制的这种纤维能用来织成布料，布料可用于制造利用人体运动来发电的衣服、鞋和生物植入物如起搏器等。
　　这个研究小组的科学家给名为KEVLAR的合成纤维(一种质地坚固重量轻的合成纤维)涂上四乙氧基硅烷，再在其上涂一层氧化锌，氧化锌向外生长，形成许多凸起的晶体棒，就像卷式发梳上的梳齿。当有机械应力如弯曲、挤压、拉伸等作用于这些氧化锌晶体“发梳”时，它们就会产生电压。
　　科学家解释说，一些晶体的结构比较特别，缺乏对称性，当这种晶体受到压力而改变形状时，便会放出少量的电流，这就是压电效应。氧化锌就具备产生压电效应的特性。
　　科学家研制了两种涂有氧化锌的纤维，其中一种上面的氧化锌晶体“发梳”被涂上了一层薄金，可作为电极，另一种的表面是未经处理的氧化锌晶体“发梳”。当这两种纤维相互摩擦时，涂金且较硬的“发梳”使没有涂金的“发梳”的梳齿弯曲，由于压电效应，氧化锌晶体上出现电荷。这两种纤维末端的电线可以将电流输送到照明装置上，从而实现机械能到电能的转换。
　　王中林说，目前这种由两根纤维组成的纳米发电机的输出功率还很小，这主要是由于纤维的内阻较大以及纤维之间接触面积较小造成的。目前，他们正努力提高这种基于纤维的纳米发电机的输出能量。
　　王中林认为，新成果为纳米发电机在生物技术、纳米器件、个人便携式电子设备以及国防技术等领域的应用开拓了更为广阔的空间。(葛秋芳)