一款既可以利用風(fēng)能又可以利用太陽能發(fā)電的織物，你了解多少？

日期：2024-08-13 分類：新聞中心

引言：對(duì)風(fēng)力發(fā)電的概念是不是還停留在大風(fēng)車吱呦呦地轉(zhuǎn)？對(duì)太陽能發(fā)電的印象是不是還停留在一塊塊四四方方的太陽能電池板？也許有一天，我們的服裝時(shí)尚還會(huì)穿越回古代——寬幅闊袖、衣袂飄飄，因?yàn)橛幸环N新型織物，在太陽底下走走路吹吹風(fēng)就能發(fā)電。

對(duì)于織物利用物理運(yùn)動(dòng)發(fā)電的研究已經(jīng)進(jìn)行了許多年。近期，佐治亞理工學(xué)院的研究員終于將研究更進(jìn)一步，開發(fā)出一款既可以利用風(fēng)能又可以利用太陽能發(fā)電的織物。如果這兩種發(fā)電模式可以結(jié)合起來用在紡織品上，那么開發(fā)一種可以滿足自帶小型電子設(shè)備充電的服裝在不久的將來也會(huì)成為可能。

“這種混合動(dòng)力紡織品提供了一種全新的解決方案，對(duì)電子設(shè)備充電只需要在一個(gè)晴朗有風(fēng)的天氣里隨便逛逛就能實(shí)現(xiàn)。”佐治亞理工學(xué)院材料科學(xué)與工程的王中林教授說。

這項(xiàng)研究在9月12日發(fā)表于Nature Energy。為了制備這種織物，王教授的團(tuán)隊(duì)利用普通織機(jī)將輕體量聚酯纖維和纖維基的摩擦納米發(fā)電機(jī)交織在一起。摩擦納米發(fā)電機(jī)可以綜合利用摩擦效應(yīng)和靜電感應(yīng)，在機(jī)械運(yùn)動(dòng)，比如旋轉(zhuǎn)、滑動(dòng)以及震動(dòng)的過程中產(chǎn)生少量電能。

王教授設(shè)想，如果這種320μm厚的新面料與羊毛編織在一起，就可以制作成帳篷，窗簾或耐磨的服裝。“這種面料韌性非常好，透氣，輕質(zhì)，適用范圍廣，”王教授說。

纖維基體的摩擦納米發(fā)電機(jī)可以捕捉特定材料與其他材料摩擦接觸后產(chǎn)生的電能。對(duì)于織物上利用太陽能發(fā)電的部分，王教授的團(tuán)隊(duì)將正極做成異型紗線狀與其他纖維交織在一起。

“這種紡織品的主要材料是價(jià)格不貴且環(huán)保的常用高分子材料，”王教授說，“電極也是采用低成本工藝制作，這使得大規(guī)模制造成為可能。”

一次實(shí)驗(yàn)中，王教授的團(tuán)隊(duì)利用A4紙大小的一塊織物做成彩旗狀，然后把旗子伸出車窗外，在一個(gè)多云的天氣里開動(dòng)車子，研究人員就可以檢測(cè)在運(yùn)動(dòng)過程中織物的發(fā)電情況。研究人員還利用4cm×5cm的一塊織物，放在陽光下移動(dòng)，實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的電量可以將2mF的商業(yè)電容充到2V。

“這表明它在惡劣環(huán)境下也能良好工作。”王中林教授說。

這種織物還可以持續(xù)工作給電子表充電、直接給手機(jī)充電，還可以驅(qū)動(dòng)水分解反應(yīng)。雖然從之前的研究中可以推測(cè)出這種織物可以反復(fù)使用，但并沒有證實(shí)，所以下一步的研究將致力于研究其長(zhǎng)期耐用性。未來的研究目標(biāo)還包括為工業(yè)化生產(chǎn)進(jìn)一步優(yōu)化織物，包括適當(dāng)?shù)姆烙?、防潮，以保護(hù)電氣元件。

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