利用压电效应从人类呼吸中获取能量

显示全部楼层 · 2012-10-17 16:09:52

科学日报（2011年10月8日）——那种通过按一个按钮就能够点燃你的燃气烧烤炉的压电效应也可以通过你的身体，通过鼻子的呼吸产生。在杂志《能源与环境科学》（Energy and Environmental Science）的九月刊中，材料科学与工程学教授Xudong Wang，博士后研究员Chengliang Sun，以及研究生Jian Shi，创造了一种塑料的微型带，当低速气流，如人的呼吸通过时，它会产生震动。在某些材料中，如王教授的团队所使用的聚偏氟乙烯氟（PVDF），电流会累积以对实际的机械压力作出反应。这被称为压电效应。研究员们设计了PVDF来从呼吸中获得充足的能量，使小型电力设备得以运作。“本质上，我们是在从生物系统中获得机械能。典型的正常人类呼吸的气流速度是低于每秒钟两米的，”王教授说，“经过计算，我们将材料制作地足够细，微小的震动就可以产生微瓦的电能，被植入脸部的一些传感器或其它设备所利用。”研究员们利用纳米技术和微电子来发展能够检测糖尿病患者的血糖或能为起搏器充电使其不用更换电池的生物医学设备。供应这些小设备只需要很少的能量供应。一些被浪费掉的能量，如血液流动，动作，温度，或这里所说的呼吸，都可以提供持续的能量。王教授的团队使用离子蚀刻工序来仔细地细化材料，来保留其压电的性质。通过改良，他相信材料的厚度是可以被控制到亚微粒水平的。由于PVDF是生物适合，不会引起排斥的，他认为技术的发展描绘了一项有意义的前景，就是可以创造出可用的微型设备来从人类的呼吸中获取能量。