苏黎世联邦理工学院的科学家开发了一种木地板系统,可以为电子设备提供能量。该系统已经通过用脚步为灯供电进行了演示。
该研究发表在 Matter 杂志上,展示了创新的充电系统如何由两层经过处理的木材薄层组成,电极位于下面。当人们走过地板时,电极会通过所谓的摩擦电效应振动。
换句话说,通过摩擦产生电,导致材料带电。例如,当气球与头发摩擦后带电时,或者当行驶中的汽车带电,从而导致乘客在接触门把手时受到电击时,我们可能会认识到这种效应。
摩擦起电(electrification by friction)是电子由一个物体转移到另一个物体的结果,使两个物体带上了等量的电荷。得到电子的物体带负电,失去电子的物体带正电。
因此原来不带电的两个物体摩擦起电时,它们所带的电量在数值上必然相等。摩擦过的物体具有吸引轻小物体的现象。
任何两个物体摩擦,都可以起电。18世纪中期,美国科学家本杰明·富兰克林经过分析和研究,认为有两种性质不同的电,叫做正电和负电。物体因摩擦而带的电,不是正极电就是负极电。摩擦起电的实质是电荷的转移。
科学家们在试验这种新的地板系统时使用了一块涂有硅胶的木头,这种木头在接触时很容易获得电子。另一块木头嵌入了金属离子和有机分子,更容易失去电子。
据参与的研究人员称,与天然木材相比,该过程使木材的发电效率提高了 80 倍。这种A4 大小的地板的在反复按压几秒钟后,足以为家用 LED 灯和计算器供电。
该研究的资深作者 Guido Panzarasa 说:“我们的重点是证明用相对环保的程序对木材进行改性,以使其摩擦起电的可能性。”
Guido Panzarasa 补充说,云杉具有良好的机械性能,因为它经济且易于获得,有可能使其在工业水平上具有可扩展性。接下来的步骤包括开发木材处理方法,使其更加环保。通过在街上行走或在路上驾驶汽车来发电的科幻梦想更接近现实。
苏黎世联邦理工学院的创新,向智能建筑中的可持续电源迈出了重要的一步。苏黎世联邦理工学院(ETH 或 ETH Zurich)是由瑞士联邦政府创建于1854年,与姊妹校洛桑联邦理工学院一起组成瑞士联邦理工学院,是瑞士联邦经济事务、教育与研究部的一部分。
坐落于瑞士联邦第一大城市苏黎世,ETH 作为 IDEA 联盟、国际研究型大学联盟、全球大学高研院联盟、全球大学校长论坛等一系列顶尖高校联盟成员,专注于工程技术、自然科学与建筑学的教育与研究,是闻名全球的世界顶尖研究型大学,被誉为 “欧陆第一名校”。
中美科学家联合开发出一种能从汽车车轮与地面的摩擦中收获能量的纳米发电机,有望将此前白白浪费掉的能源回收。
据称,该装置能将车辆的燃油效率提高至少10%。纳米发电机就依靠这种摩擦电效应,从路面和车辆车轮之间电位差的变化来获得电能。
这种纳米发电机依靠集成到车轮上的分段电极来发电。当这部分轮胎表面与路面接触时,两个表面的摩擦会因摩擦电效应产生电荷。
在最初的实验中,王旭东和他的同事使用玩具车和发光二极管LED来证明这个概念。他们将电极附着到玩具车的车轮上,当玩具车在地上行进的时候,就能点亮LED灯。
实验显示,摩擦引起的电子运动产生的电能足以驱动LED灯,这些能量完全可以被收集和再利用。