纳米发电机

纳米发电机 - 意义
                                         


哈佛大学国际纳米技术领军人Charles Lieber 教授高度评价说“该工作是极其令人振奋的，因为它提出了解决纳米技术中一个极其要害问题的方案，那就是如何来实现许多研究组所发明的纳米器件的供电问题… 在认识和解决该重大科学和技术问题上王教授充分发挥了他的原创性，那就是利用他所先创的氧化锌纳米线来实现把力能转换为电能”

王中林教授早在7年前就敏锐的认识到氧化锌以其独特的半导体、光学和生物特性具有其他纳米材料不可替代的作用。他带领他的科研小组，一直致力于氧化锌为基础的纳米材料的合成和应用的研究，取得了令人瞩目的一系列成果。2001年，他们首次合成氧化锌半导体纳米带，当时Science周刊对这一重大科研成果的报道震动了整个纳米学界，这篇重要文献迄今已经被引用了1100多次。他近年来在Science上报道了一系列氧化锌纳米结构，例如纳米环，纳米螺旋等。而现在他的最近科研成果，纳米发电机的发明势必是纳米科技界的最重大科研里程碑，其应用前景不可估量。

“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，比如人体的运动、肌肉的收缩、血液的流动；震动能，比如声波、超声波；甚至流体能量，比如体液的流动、血液的流动、动脉的收缩，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，从而实现自供能，无线纳米器件和纳米机器人”王中林教授说，“这是我在这个研究领域10多年最让我激动的发明”。 这也是全世界纳米领域的最让人激动的重大发现，这一开创性的发明，一定会引起整个纳米学界对纳米电源方面研究的巨大热潮。

三五年内可为小型电子设备供电。如给iPod或者心脏起搏器充电。

纳米发电机 - 可植入人体的纳米发电机
科学家最新研究显示，一种微型“纳米发电机”可植入体内，从心脏跳动获得能量，向动物活体内植入的传感器提供电能，为体内低血糖等多种疾病状况进行早期预警。

目前，科学家已成功地将“纳米发电机”植入实验老鼠体内，并从老鼠的心脏跳动中获得电流。负责这项研究的是美国佐治亚理工学院王中林带领的研究小组，他们认为纳米发电机产生的电流可驱动活体内传感器。

王中林指出，在纳米等级建立的氧化锌导线可作为压电材料，该材料能够将机械能转化为电能。因此，他和同事们构建了一个柔韧性微型发电机，可将动物活体的呼吸或心脏跳动等自然机体行为转变成为电能。

研究小组将氧化锌导线放置在一个柔韧聚合物培养基，使得该纳米线以不同的形式融入其中。他们将该装置封装在一个聚合物中屏蔽了体内液体，从而保证该装置产生的任何电流都不受背景干扰。

研究人员使用组织黏合剂将这个长5毫米、宽2毫米的矩形装置附着在老鼠的隔膜肌肉上，王中林说：“这种纳米发电机非常小，你几乎无法用肉眼能看到。”伴随着每一次呼吸，纳米导线将产生变形，从而产生2毫伏特潜电压下4微微安培(picoamps)电流。

之后，研究人员在不同实验老鼠的心脏植入类似的纳米装置，可产生3毫伏特潜电压下30微微安培(picoamps)电流。虽然产生的电量非常小，研究人员希望能够按比例输出，这将足够为单个植入型纳米传感器提供电能，比如：血压传感器或者葡萄糖传感器。这些传感器对于电流的需求适中，并且不要求持续的电流供给。

王中林称，这种纳米装置能以任意方向捕捉活体内的机械能，因此它们不必以特定的阵列排列。他强调指出，动物活体的任何机械能都可转化为电流，为纳米传感器提供动力。未来我们期望它们能够进入人体临床实验阶段，成为人体内真正的“微型发电机”。相关论文发表于《先进材料》[1]。

纳米发电机 - 参考资料

[1] 搜狐 http://it.sohu.com/20090330/n263089508.shtml
[2] 基金要闻 http://www.nsfc.gov.cn/nsfc/desktop/jjyw.aspx@infoid=8490.htm