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再也用不着充电宝?莱斯大学提出基于石磨烯的穿戴式发电机

将人类移动的动能转化为能量的穿戴设备的设计并不是新鲜事,但过去这类设备通常都有不少电子电路或金属成分,在穿戴上带来的额外负担使这些设计变得不那么便利,也降低了这类设备的实用性与吸引力。

美国莱斯大学的化学家James Tour则是提出了相当有趣的解法,他发明了一种新材料,可以有效通过类似在头发上搓气球的摩擦电效应来取得电能。

James Tour使用了一种激光诱导的石磨烯材质(laser-induced graphene,简称LIG),组成小功率,但完全无金属的材质,可以通过摩擦电效应,通过接触聚集的电荷,然后拉开,使表面电荷积聚,从而引导发电。

在实验中,他把摺叠起来的LIG材料连接到发光二极管上,通过穿戴者的动作,可以汲取到足够的能源让发光二极管发光。另外,他也把一块比较大的LIG材质贴到拖鞋足跟上,通过行走时产生的反覆接触,也能产生足够的电流来对小电容进行充电。

再也用不着充电宝?莱斯大学提出基于石磨烯的穿戴式发电机

James Tour表示,这种设备可以很有效率的利用行走时躯干或肢体摆动,以及脚跟位移时所产生的多余能量。

LIG是当化学品的聚合物或其它材料的表面通过激光加热产生的石墨烯泡沫,只留下二维碳互连的薄片。该实验室首次在聚酰亚胺材料上产生LIG,随后也在食品、处理过的纸张和木材成功制造LIG。

该实验室把这些从聚酰亚胺,软木等材料所产生的LIG电极材料组装起来进行摩擦实验。在量化其产生的接触带电静电荷能力的两端材料后,得到了相当不错的的实验结果。

在实验过程中,这些LIG材料喷上作为保护涂层的负聚酰亚胺用聚氨酯,其也充当摩擦阳性材料的喷雾,然后被摺叠起来。进行发电实验时,电极被带到一起,电子转移到从聚氨酯的聚酰亚胺。LIG在接触和分离过程中可以通过外部电路被存储到重新平衡内置静电荷的电荷。折叠LIG产生约1千伏,而材料在经过5000折叠循环后,依然保持稳定。

在最佳的实验结果中,使用LIG的复合发电材料可以产生3.5千伏,8mW的峰值功率的电压。

研究人员指出,即便是一小片贴在拖鞋后的发电材质,通过走路,可以在一公里的步行距离中累积22毫焦耳的电容,而这也表示,该材质拥有足够的发电效率来为主流的穿戴电子和移动智能设备进行充电,只要这些设备的使用者动起来即可。

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