納米發(fā)電機(jī)的分類及工作原理
納米發(fā)電機(jī)指的是納米尺度下的結(jié)構(gòu)組成的材料具備積累電荷產(chǎn)生電壓的功能——也就是發(fā)電。和傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)相比，后者利用的是電磁感應(yīng)原理，閉合線圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，通過切割磁力線運(yùn)動(dòng)造成電勢(shì)差，從而產(chǎn)生電流并發(fā)電。納米發(fā)電機(jī)并不是把發(fā)電線圈做成納米量級(jí)，在切割磁力線轉(zhuǎn)動(dòng)，那樣操作起來就太麻煩了。
納米發(fā)電機(jī)分兩類：壓電納米發(fā)電機(jī)和摩擦納米發(fā)電機(jī)。本質(zhì)上，發(fā)電機(jī)都一樣，就是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，通過機(jī)械力或機(jī)械運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電荷的轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生高電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而產(chǎn)生電流輸出。壓電納米發(fā)電機(jī)，主要是氧化鋅等納米線。這類納米線屬于半導(dǎo)體，同時(shí)也是壓電材料。一根納米線，受外力發(fā)生彎曲時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生電壓。如果將一大堆氧化鋅納米線整齊排列，那么集體對(duì)納米線叢施加壓力，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的電壓。如果把納米線做成毛刷形式，讓其轉(zhuǎn)動(dòng)過程中互相壓致彎曲，就能像普通發(fā)電機(jī)那樣將轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)為為電能。摩擦納米發(fā)電機(jī)的原理就是摩擦起電，比如用尼龍和聚四氟乙烯兩類材料構(gòu)成納米結(jié)構(gòu)，通過摩擦相互作用轉(zhuǎn)移電子，形成足夠高的電動(dòng)勢(shì)。
這兩類納米發(fā)電機(jī)都已經(jīng)有原型機(jī)出現(xiàn)。因?yàn)槭羌{米結(jié)構(gòu)，實(shí)際上輸出的電流或產(chǎn)生的電壓還是極其有限的。然而科學(xué)家設(shè)想，如果把納米發(fā)電機(jī)置于我們的生活用品中，也許就可以把浪費(fèi)的機(jī)械能收集起來作為電能。例如走路時(shí)候鞋子的摩擦發(fā)電，產(chǎn)生熱量可以給我們腳步保暖。倉(cāng)鼠爬籠子、遛狗散步等都可以發(fā)電，沒準(zhǔn)可以給手機(jī)充電。
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