新型材料使用太陽能和風能發電

材料牛注：在未來的生活中，穿著衣服曬曬太陽走走路吹吹風就能給自己的手機充電？這些異想天開在佐治亞理工學院的實驗室中已經成為可行的現實，快來看看吧！

可以從物理運動發電的織物已經存在了一些年頭。如今，佐治亞理工學院的研究人員已嘗試走出了新的一步，開發可以同時從陽光和運動中獲得能量的織物。

將兩種類型的發電方式結合在一種織物中，這為下一步的開發奠定了基礎。制作可為手機或者GPS全球定位系統提供電力的衣物由此在下一步的發展中也成為可能。“這種混合動力的紡織品為設備充電提出了一種創新的解決方案——想象一下，晴朗的天氣里，一陣風吹過就能為你的設備充電。” 佐治亞理工學院材料科學與工程的王中林教授說。

該研究于9月12日在Nature Energy上發表。為了制作這種織物，王中林教授的研究小組利用商用紡織機將輕質聚合物纖維與基于光纖的摩擦納米發電機構成的太陽能電池織在一起。

摩擦納米發電機利用摩擦效應和靜電感應的原理，從機械運動，如旋轉、滑動或振動中產生少量的電。王中林教授設想，若這種320 μm厚的新面料與羊毛線編織在一起，就可以制作成帳篷，窗簾或耐磨的服裝。

“這種織物具有高度的靈活性，透氣性好，重量輕，適用于各種用途。” 王中林教授說。基于光纖的摩擦納米發電機可以捕捉某些材料與不同的材料接觸后產生的電能。對于織物利用陽光發電的部分，王中林教授的研究小組將光陽極制作成導線狀，使它可以與其它纖維編織在一起。

“紡織的主要材料是那些制造價格低廉并且環保的常用高分子材料。” 王中林教授說。“該電極也通過低成本工藝制成，這使得這種材料有可能大規模制造。”

在他們的實驗中，王中林教授的研究小組利用大約只有辦公紙大小的一塊織物做成一面小彩旗，開車時將汽車窗戶降下，把旗子伸在窗外。就算是在多云的天氣里，研究人員也能夠通過這種方式利用發電織物產生客觀的能量。研究人員還用4×5 cm的織物做了實驗，只在陽光下曬一分鐘，織物就可獲得足夠的能量將2 μF的商用電容充到2 V的電壓。“這表明它在惡劣環境下也能良好工作。” 王中林教授說。

雖然早期的測試表明織物可承受反復的使用，下一步的研究將致力于開發它的長期耐用性。其余目標還包括進一步優化結構使其具有工業用途，包括制定適當的防止雨水和濕氣封裝，以保護電氣元件。

原文鏈接：New fabric uses sun and wind to power devices

文獻鏈接：Micro-cable structured textile for simultaneously harvesting solar and mechanical energy

本文由編輯部楊超提供素材，時冰遙編譯，點我加入材料人編輯部