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對于重度手機依賴者，最要命的事可能就是手機沒電。連上充電器的瞬間，宛如生命重生，靈魂重獲自由。如今很多電子設(shè)備小巧便攜，可充電設(shè)備依舊不便攜，沒電的時候還是要乖乖找個插座來充電。中國科學(xué)院納米能源與系統(tǒng)所首席科學(xué)家、佐治亞理工學(xué)院教授王中林院士團隊提出一種小巧的基于紙張的納米摩擦發(fā)電機，利用機械能發(fā)電，驅(qū)動隨身的電子產(chǎn)品。相關(guān)研究成果發(fā)表在頂級納米科學(xué)雜志《ACS Nano》。

這種發(fā)電機的原理是基于該課題組近幾年來發(fā)展的摩擦納米發(fā)電技術(shù)（英文簡稱為TENG）。熟悉該課題組的小伙伴知道，該課題組已經(jīng)將TENG應(yīng)用于方方面面，如生物醫(yī)療、新型能源、可穿戴設(shè)備等，并且基于此技術(shù)發(fā)表的優(yōu)秀研究成果不勝枚舉。簡單地來說，這種技術(shù)就是小學(xué)課本中“摩擦發(fā)電”的進階版，摩擦可以來自生產(chǎn)生活中的多種機械能形式。這一次，研究人員們則將材料優(yōu)化，形式改進，研發(fā)出了小巧而又輕質(zhì)的發(fā)電器件。

發(fā)電器件的兩個基本組成元件為發(fā)電裝置紙基摩擦納米發(fā)電機（PC-TENG）和儲電裝置紙基超級電容器（P-SC）。之所以使用紙張作為基本的材料，就是為了獲得輕質(zhì)。而為了進一步獲得更好的電輸出性能，研究者在這些基本元件上裁剪出槽位，彼此拼扣得到一個外觀為菱形的小型發(fā)電裝置（研究者稱之為PC-SCPU），甚至可以裝于錢包內(nèi)。值得一提的是，這種基于紙張的發(fā)電機比起以往研發(fā)出的亞克力基發(fā)電機在充電性能上更佳。

（a&c：P-SC和PC-TENG的制作基本流程；b：發(fā)電器件結(jié)構(gòu)示意圖）

（PC-TENG發(fā)電原理）

當受到機械力后，PC-SCPU可以將電能儲存在其電容器裝置內(nèi)，連接好外部回路后，電能可以輸出。研究者就將PC-SCPU放置于錢包內(nèi)隨身攜帶，利用自然活動產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)化為電能并存儲，隨后發(fā)現(xiàn)，PC-SCPU存儲的電能足以驅(qū)動小型電子設(shè)備，如電子表、車用電子遙控器等。

(PC-SCPU可置于錢包中，并驅(qū)動小型電子設(shè)備)

總體而言，這項發(fā)明展現(xiàn)出TENG技術(shù)前景之光明，下一步需要解決使用壽命等實際性問題。也許未來的某一天，我們在旅途中再也不為手機電池耗盡而憂心，因為TENG技術(shù)，能讓你的所有動作都“來電”！

參考文獻

Guo, H.; Yeh, M.-H.; Zi, Y.; Wen, Z.; Chen, J.; Liu, G.; Hu, C.; Wang, Z. L., Ultralight Cut-Paper-Based Self-Charging Power Unit for Self-Powered Portable Electronic and Medical Systems. ACS Nano 2017.DOI: 10.1021/acsnano.7b00866