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用衣服就能給手機充電

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所依靠的是纖維太陽能電池。

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一個由世界各國工程師、物理學家和化學家組成的團隊製出了光導纖維太陽能電池。這些光導纖維的直徑比人的頭髮絲還要細,而且柔軟可彎曲,同時也具備太陽能電池的發電能力。

美國軍方已經對這款奇妙的產品產生了興趣,準備將其作為軍用服裝的混織纖維。這樣一來,未來的美國大兵很可能就是穿着一身電池上戰場了。

可彎曲的光纖太陽能電池。

從本質上説,這款現代感十足的太陽能電池其實就是玻璃質光纖,科學家們使用高壓化學氣相沉積技術,將n、i、p型非晶硅植入光纖,給這根光纖賦予了太陽能電池的功能。

從功能上説,植入了非晶硅的光纖和普通太陽能電池並無不同,都是通過光生伏打效應產生電能。不同之處在於,人們在製造傳統太陽能電池時將非晶硅附在平面玻璃基板之上,製成產品自然與玻璃一樣堅硬;而光導纖維太陽能電池在植入硅時突破了平面的限制,也因為材料的不同獲得了柔軟的特性。

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該科研團隊帶頭研究人員,來自賓夕法尼亞州立大學(Penn State University)的約翰貝丁(John Badding)對外表示,他們已經制成了數米長的光纖太陽能電池,並且他們的新技術能夠製備十米以上長度的光纖太陽能電池。如果光纖太陽能電池的長度能達到這個量級的話,剩下的'問題就是將其織入織物之中了。

貝丁表示,美國軍方對於在軍用衣物中使用該材料、給士兵配備可穿戴式電源很感興趣,但遺憾的是我們還沒能看到混織光纖太陽能電池的織物。雖然從圖中我們可以確定這種材料的可塑性,不過誰也不能保證它是否能夠承受每日穿戴的磨損,能不能夠做到高效耐用。

光纖太陽能電池中的三層非晶硅。

當然光纖太陽能電池的應用空間是廣大的,如果我們的帽子或是T恤由這種材料製成,用衣服給手機充電就不再是無稽之談。如今生物仿生移植技術正在興起,這些生物醫學設備也都面臨着難以供能的問題,而光纖太陽能電池打造的可穿戴電源就提供了理想的解決方案。

這些光纖太陽能電池還有很多值得我們探討的迷人功能。正因為它突破了平面的硅附着方式,所以這種太陽能電池沒有正反面之分,任何角度的光照都能產生電能,也不會隨着光照角度的變化而衰減效率。

此外,科研小組的另一位成員皮爾薩奇奧(Pier Sazio)透露,他們還使用相同的辦法成功將光電探測器植入光纖之中,這意味着什麼呢?沒有人知道。但如果我們大膽想想的話,你會看到一台可穿戴的計算機設備,完全無需外界供能,而且,網速還很快。

用衣服就能給手機充電2

如果能用身上穿的衣物給手機充電,那該多好。但現在的方法無法就是在外套的背部放置太陽能電池板等“偽高科技”。在鞋子中放置動能回收設備來回收能量似乎是個不錯的想法,不過現在又有了新型的面料,它能挖掘出了我們人類通常不會喜歡的一種新的能量來源——靜電。

這種新型面料是由韓國成均館大學(Sungkyunkwan University)的材料科學家Sang-Woo Kim所領導的團隊開發製造的,這種材料由兩層面料製成,其中一層是鍍銀的纖維,另一層則是塗有氧化鋅納米的'聚二甲基硅氧烷材料。當產生移動時,各層材料會揉在一起,這可以通過每天自然的日常活動來觸發。

移動將會產生摩擦電效應,這也就是上國小的時候,我們用氣球在頭髮上或用絲綢在玻璃棒上摩擦而產生的靜電。當這兩種材料相互摩擦時,電子會在兩者的表面上進行轉移,從而造成了一邊帶有正電荷,而另一邊帶有負電荷的現象。

用衣服就能給手機充電 第2張
  

當兩種材料互相分離,就會產生一小股電流,這就像是你在冬天裏用手觸碰到金屬門把手時可能會感受到的電流刺激。

由於並不是每一對材料都能產生這樣的效應,以及不同材料在用户行走過程中產生的效果也各有不同,所以對於Sang-Woo Kim教授和他的團隊而言,工作的一部分就是尋找到能產生最佳水平靜電的最佳配對材料——這種材料就是銀和納米塗層的聚二甲基硅氧烷。100納米的氧化鋅納米棒增大了接觸面積,從而能產生更大的摩擦,因此,產生了更大的輸出功率。

根據團隊的研究結果,一個四平方釐米的銀和納米塗層的聚二甲基硅氧烷的面料能夠分別產生120V的輸出電壓及65微安的輸出電流,而非納米塗層的聚二甲基硅氧烷只能產生30V的電壓和20微安的電流。

當有4層材料堆疊在一起的時候,其能夠產生170V的輸出電壓和120微安的輸出電流,而且能夠達到12000次的循環次數。

顯然,以現有的發電水平,它仍然具有一定的侷限性。以當前狀態還不足以能直接為智能手機充電,要想為智能手機充電可能需要配合一個可以充電的電池組,用户在平常運動過程中不斷的為電池充電,以便在緊急情況下使用。