愛(ài)華網(wǎng)觸摸感應(yīng)的納米發(fā)電機(jī)薄膜能為觸摸屏供電。 觸屏計(jì)算機(jī)風(fēng)靡全球，出現(xiàn)在數(shù)不清的智能手機(jī)、筆記本電腦和平板電腦中。 折彎?rùn)C(jī)測(cè)試：這臺(tái)機(jī)器正在測(cè)試單原子層石墨的電氣特性。韓國(guó)的研究人員將這些可伸縮的電極和薄膜納米發(fā)電機(jī)結(jié)合，制造能收集能量的屏幕。 來(lái)源：《先進(jìn)材料》 韓國(guó)三星和成均館大學(xué)的研究人員找到了一種將用戶點(diǎn)擊導(dǎo)致觸摸屏彎曲產(chǎn)生的能量收集起來(lái)的方法。研究人員將柔韌透明的電極與能量捕捉材料相結(jié)合，制造出能為便攜式電子產(chǎn)品提供輔助電力的薄膜。利用卷對(duì)卷印刷（roll-to-roll）程序，這種薄膜可以大面積打印，但是距離推向市場(chǎng)至少還有五年的時(shí)間。 這種屏幕利用了壓電效應(yīng)——在受到機(jī)械壓力時(shí)，某些材料會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)。材料科學(xué)家正在研發(fā)使用納米級(jí)壓電元件的設(shè)備，以捕捉機(jī)械能量，如腳步引起的振動(dòng)。但是這個(gè)領(lǐng)域還很不成熟，仍然面臨著重大挑戰(zhàn)。單根壓電納米線的輸出功率很?。s為一皮瓦，即百億分之一瓦），因此，收集大量的電力需要將許多線整合成一個(gè)陣列；材料學(xué)家仍然在實(shí)驗(yàn)怎樣設(shè)計(jì)這些屏幕以制造更大的設(shè)備。 三星的試驗(yàn)設(shè)備將壓電納米棒夾在柔韌塑料薄膜表面覆蓋的高傳導(dǎo)性單元子層石墨電極之間。該團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是用能自我供電的韌性觸摸傳感器代替目前用在觸摸屏表面的堅(jiān)硬、耗電的電極和傳感器。最終，這種裝置或許能產(chǎn)生足夠的電力幫助顯示屏和其他部分運(yùn)行。例如，卷起這樣的顯示屏，就可以幫助電池充電。 “納米發(fā)電機(jī)的柔韌性和可卷曲性為我們提供了獨(dú)特的應(yīng)用領(lǐng)域，如未來(lái)的可折疊、可伸縮、可穿著的電子系統(tǒng)的無(wú)線電力來(lái)源，” 成均館大學(xué)的材料科學(xué)和工程教授金相宇（Sang-Woo Kim）說(shuō)。金和三星尖端技術(shù)研究所的研究員崔在榮（Jae-Young Choi）領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。 該團(tuán)隊(duì)先前將納米發(fā)電機(jī)裝在了氧化銦錫電極上。這種透明的導(dǎo)電材料被用于制作如今的顯示屏電極，然而它是不可彎曲的。 為了制造新的納米發(fā)電機(jī)，研究者們首先利用化學(xué)氣相沉積技術(shù)在硅基質(zhì)上生成單元子層石墨——只有一個(gè)原子厚度的碳材料，導(dǎo)電性高、透明、有彈性。然后，通過(guò)該團(tuán)隊(duì)去年研發(fā)的蝕刻程序，單原子層石墨與硅基質(zhì)分離，被從該表面滾過(guò)的塑料薄膜帶走。接下來(lái)，將石墨-塑料基質(zhì)浸在含有鋅試劑的化學(xué)浴中加熱，在表面形成一層緊密的氧化鋅納米棒。最后再蓋上另一層附于塑料上的單原子層石墨。
4月發(fā)表于《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上的一篇文章中，三星的研究人員描述了幾個(gè)用這種方法制造的小型原型設(shè)備。按壓屏幕引起納米線中局部的電勢(shì)變化，可用來(lái)判斷例如手指的位置，就像傳統(tǒng)的觸摸屏一樣。每平方厘米材料能產(chǎn)生約20毫微瓦（十億分之一瓦特）的電力。金表示該團(tuán)隊(duì)隨后制造了更強(qiáng)大的約200平方厘米的設(shè)備。每平方厘米能產(chǎn)生約1微瓦的電力。金表示，這對(duì)一個(gè)自供電的觸摸傳感器來(lái)說(shuō)足夠了，而且“這表示在不遠(yuǎn)的將來(lái)，我們就能完全拋開(kāi)電池之類的所有額外電源，實(shí)現(xiàn)韌性便攜設(shè)備的自供電。” “將這一切整合在一個(gè)可折疊的、大尺度的設(shè)備上，真的令人印象深刻，” 普林斯頓大學(xué)的機(jī)械工程教授邁克爾·麥卡爾平（Michael McAlpine）說(shuō)。他指出，氧化鋅納米電線作為壓電感應(yīng)材料和納米級(jí)電源的潛力之前已經(jīng)由喬治亞理工學(xué)院的材料科學(xué)家王中林證明了。但是將這些材料整合在大面積的韌性透明電極上開(kāi)拓了新的應(yīng)用，麥卡爾平說(shuō)。 根據(jù)金的說(shuō)法，制造納米發(fā)電機(jī)使用的方法適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。他的團(tuán)隊(duì)正致力于增加薄膜的輸出功率——主要障礙在于電極的質(zhì)量。其中一個(gè)方法是通過(guò)消除單原子層石墨結(jié)構(gòu)上的縫隙改善納米電線和電極之間的連接。韓國(guó)的團(tuán)隊(duì)也在通過(guò)摻雜程序往材料中加入少量雜質(zhì)，以改善其導(dǎo)電性。 本文為美國(guó)Technology Review授權(quán)文章，未經(jīng)書(shū)面許可，嚴(yán)禁轉(zhuǎn)載使用。
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