美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校官網(wǎng)近日發(fā)布消息稱，該校材料系副教授王旭東帶領(lǐng)他的團(tuán)隊開發(fā)出一種便宜簡單的方法，可將踩在地板上的腳步動力轉(zhuǎn)換成可用的電能，從而把地板變成一種更加“綠色”的產(chǎn)品。相關(guān)研究刊登在《納米能源》雜志上。
新方法使用了一種常見且經(jīng)常被廢棄的材料——木漿。木漿主要含有木纖維組成的納米纖維，是地板中常見組分。這些納米纖維經(jīng)過化學(xué)方法處理后，一旦與未經(jīng)處理的納米纖維結(jié)合，就會產(chǎn)生電流。
新材料將行走動力轉(zhuǎn)為電能
“將經(jīng)過化學(xué)處理的納米纖維層和未經(jīng)化學(xué)處理的納米纖維層包壓在硬紙板內(nèi)，兩層納米纖維因具有不同的電學(xué)性能，電子就會從其中一層流向另外一層，從而形成電流。包壓著兩層納米木漿纖維的硬紙板，可通過高壓技術(shù)整合到木地板中。”王旭東在接受科技日報記者采訪時表示，這種技術(shù)很容易整合到市面上任何一種木地板中。
當(dāng)把兩層納米纖維集成到地板后，它們就能產(chǎn)生電能，點(diǎn)亮屋內(nèi)的照明設(shè)施或用來給電池充電。木漿極其便宜，來源豐富，可回收及生物降解，結(jié)合新技術(shù)后的木地板將和普通地板一樣，人人都可負(fù)擔(dān)得起。以前也有利用行走來發(fā)電的材料報道，但那些材料往往用到陶瓷和金屬，成本相對較高。
王旭東表示，除了價格便宜外，他們通過實驗對納米木漿纖維收集能量的使用壽命和效率進(jìn)行了研究。初步試驗證明，新材料能反復(fù)使用數(shù)百萬次?！拔覀冞€不能把這個次數(shù)轉(zhuǎn)化成衡量地板使用壽命的年數(shù)，但經(jīng)過適當(dāng)設(shè)計修改，新材料一定能超過地板使用年限。”
試驗還證明，在含有這種新材料的地板上每走一步產(chǎn)生的電量，可同時點(diǎn)亮35個LED燈泡。
路邊能量收集技術(shù)受追捧
多年來，王旭東團(tuán)隊一直在研究利用振動產(chǎn)生電能的技術(shù)，測試各種不同材料，優(yōu)化被稱為“摩擦起電納米發(fā)電設(shè)備”的相關(guān)技術(shù)。衣服產(chǎn)生靜電就是一種摩擦起電，很多可穿戴電子設(shè)備就是利用這種摩擦起電現(xiàn)象來獲得電能。而木漿納米纖維再次擴(kuò)展了利用現(xiàn)有機(jī)械能的來源范圍。
王旭東團(tuán)隊的研究突破，是受到熱捧的綠色能源研究領(lǐng)域——路邊能量收集技術(shù)的最新成果?！奥愤吥芰渴占夹g(shù)只需考慮存在足夠能量的地方即可收集使用，只要有人群活動的地方即可考慮收集。”王旭東說，“一種思路是研制可穿戴的設(shè)備，另一種思路就是收集人口密集穿梭地方能量的設(shè)備，比如，我們這次研發(fā)的地板技術(shù)。”體育館、購物中心等人流較多地方，以及擁擠過道等處，安裝集成這種捕獲能量新技術(shù)的地板，可以產(chǎn)生相當(dāng)大的電能。收集能量的納米纖維功能單位厚度不到一毫米，因此可以多植入幾層這樣的功能單位，提高發(fā)電量，且植入后地板并不會明顯增厚。
未來或是太陽能的有力補(bǔ)充
路邊能量收集技術(shù)在某些方面比太陽能更具競爭優(yōu)勢，它不需依賴天氣狀況，因此許多研究人員認(rèn)為，將在發(fā)展替代化石燃料的可再生能源領(lǐng)域占據(jù)重要位置。
但澳大利亞新南威爾士大學(xué)研究人員阿里斯泰爾·斯普勞爾認(rèn)為，跟現(xiàn)有發(fā)電地板一樣，新材料與其他綠色能源相比沒有優(yōu)勢可言?！叭绻阆胱尵G色能源能獲得社會效益，應(yīng)該去找太陽能或風(fēng)能。新材料雖然在想法上很有創(chuàng)新，但可能沒有實際意義?！?br /> 王旭東對此反駁道，新材料是對太陽能的有力補(bǔ)充?！拔覀兊睦砟钍牵焉钪欣速M(fèi)掉的能量轉(zhuǎn)化成可以使用的電能，它具有太陽能不能比的優(yōu)勢，如能用于太陽光照射不到的地下，或陽光不夠充足的建筑內(nèi)。”
王旭東已經(jīng)向所在大學(xué)申請，將新材料發(fā)電原型設(shè)置在校園，用于對學(xué)生進(jìn)行宣傳教育。他們還將繼續(xù)對各種性能進(jìn)行優(yōu)化研究。