自充电设备：无须插电的电源

　　王忠林(译音)一直有个梦想，那就是能让电子设备自己给自己充电。这位在佐治亚科技大学纳米科学研究小组工作的材料科学家已经有了自己的办法，他说，很快我们就能够看到取代电池或者可自充电的材料。

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王忠林在佐治亚科技大学的这个团队设计出了微型发电机，可产生足够的能量供一些非常小型的设备使用。这些高输出功率的纳米发电机(HONG)只是一个不到指甲盖大小的柔性芯片，可在短时间内产生2到10伏的电压。

　　这种纳米发电机的设计思路是从一组氧化锌(ZnO)纤维阵列或称纳米线开始的，每根纳米线都比头发丝还细。这些纤维阵列被嵌入由金属电极和塑料聚合物的多层材料中，构成了一块柔性的纳米导线“三明治”。

　　在电子显微镜下，这些纤维看上去很像一把非常细小的毛刷，一旦纤维摇动或者受到挤压，就会因为神奇的压电特性而产生微弱的电流。如果把数十亿根这样的毛刷组合在一起，我们就能得到足够的电量给电子设备供电，而无须外接电源。

　　“我们是把动能转变为电能，”王说。到目前为止，HONG设备已可点亮LED灯，为计算器的LCD屏幕供电，或者给实验室里的一些初级电子设备供电。这还只是个开始。王和他的团队正在研发可以给各种无线设备供电的HONG。他们正在研制用途广泛的自充电环境感应器。

　　例如佐治亚科技大学的这个团队正在研发一种可嵌入大桥里的感应器。“感应器被包在混凝土中，想要更换电池那是很不易的，”王俏皮地说。但是在感应器内部有一个HONG发电机，感应器便可因为车辆经过大桥时产生的振动进行自充电。

　　这一设计思路是每隔30分钟，感应器便发送一次读数给一个接收站以供分析使用。如果感应器的数据显示大桥已存在坍塌危险时，这座桥就必须停止使用，从而避免2007年明尼苏达州密西西比大桥的坍塌事故。

　　“自充电设备是一个非常有前景的领域，”MIST的Seiler说。“人们不用再去考虑设备的电池用光了怎么办的问题，而只会去去考虑设备能够做什么。”

　　尽管纳米发电机还不可能产生足够强大的电力支持比如像电脑或电视这样较大型的设备，但是大量的小型设备去可以用HONG芯片来全部或者部分供电。到2013年，王预计就会出现自充电的手机、数字音乐播放器等。

　　王说，给电子设备增加一个纳米发电机的成本不高，因为氧化锌是一种常见材料，而HONG芯片也可以利用现有的半导体生产技术来制作——当然，它还是需要在工艺技术上有某些发展才行。此外，HONG芯片还可以降低一些电子设备的成本，因为它部分地或者全部地取消了对电池的需求——在手机和MP3中，电池属于成本最高的组件之一。

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　　王的研究小组成员还在试验一些更激动人心的，可能产生更高电能的压电化合物，例如锆钛酸铅，但是这一研究项目可能会很艰难。

　　总之，我们周围众多的电子设备带着难缠的交流电插头和充电器的时代可能要终结了。“运动无处不在，所以我们可以等待未来就能拥有自充电的电池，”王说。“我们所做的就是利用它。”