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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。中國科學院納米能源與系統(tǒng)所首席科學家、佐治亞理工學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