高電壓納米發(fā)電機和自驅動(dòng)納米器件問(wèn)世  

　�。╝）基于垂直于基片生長(cháng)的納米線(xiàn)所設計的納米發(fā)電機（(VING）。
      （b）基于平行于基片多行生長(cháng)的納米線(xiàn)所設計的納米發(fā)電機（LING）。
      （c）基于一行平行于基片生長(cháng)的氧化鋅納米線(xiàn)所組成的納米發(fā)電機。
      （d）在微小形變下能產(chǎn)生1.2伏輸出電壓的納米發(fā)電機的光學(xué)照片。 
　　繼2006年發(fā)明納米發(fā)電機后，中國科學(xué)院外籍院士、美國佐治亞理工學(xué)院教授王中林小組最近開(kāi)發(fā)出具有高電壓輸出的納米發(fā)電機，并首次實(shí)現了基于全納米線(xiàn)的自驅動(dòng)納米體系，新成果發(fā)表在3月28日在線(xiàn)出版的《自然-納米技術(shù)》期刊上。  記錄儀 | 發(fā)生器 | 平嘴鉗 | 電導計 | 電導度計 | 電流計 | 溶氧計 | 溫度探頭 | 粉塵計 | 酸堿度計 | 酸堿計 | 粘度計 | 溫度記錄儀
　　論文的三位審稿人對該工作給予高度評價(jià)：“該研究小組一直是致力于基于氧化鋅納米線(xiàn)的納米新能源研究先驅?zhuān)�論文中報告的工作不僅是納米發(fā)電機性能上的一大突破，也為納米新能源的設計、裝配和使用壽命的提高等提供了新方法和新思路……該工作是納米科技創(chuàng )新的典范，將在未來(lái)自驅動(dòng)的化學(xué)、生物、醫學(xué)傳感探測器等無(wú)線(xiàn)搖控的納米器中發(fā)揮重要作用�！� 
　　自從發(fā)明納米發(fā)電機后，王中林小組相繼發(fā)明了超聲波驅動(dòng)直流納米發(fā)電機、纖維納米發(fā)電機，以及在柔性襯底上的低頻率振動(dòng)交流納米發(fā)電機。然而，輸出電壓小一直是限制這些納米發(fā)電機實(shí)際應用于納米科技領(lǐng)域的一個(gè)瓶頸問(wèn)題。為了攻克這一技術(shù)難題，小組成員徐升、秦勇和許晨等，在兩年的時(shí)間里經(jīng)過(guò)上千次實(shí)驗，研制出基于豎直氧化鋅納米線(xiàn)陣列的多層交流發(fā)電機，以及基于水平氧化鋅納米陣列的多排交流發(fā)電機。其中，當三層豎直氧化鋅納米線(xiàn)陣列交流發(fā)電機相互串聯(lián)連接時(shí)，輸入電壓可提高到0.243伏特。這個(gè)值接近二極管的閾門(mén)電壓，使得輸出電荷的儲存成為可能。與此同時(shí)，運用低溫水熱分解方法，通過(guò)巧妙的實(shí)驗設計和組裝，研究小組在一般的柔性基底上成功合成出700余列生長(cháng)方向和晶格取向都平行排列的水平氧化鋅納米陣列。這些水平納米線(xiàn)相互串并聯(lián)連接在一起，在僅僅0.19%的慢性形變下，就將輸出電壓提高到了1.26伏特。王中林認為，這一突破性進(jìn)展將極大地推動(dòng)納米發(fā)電機在納米科技領(lǐng)域的實(shí)際應用。 
　　此外，在這兩種不同構型的交流納米發(fā)電機中，氧化鋅納米線(xiàn)的兩端都與輸出電機緊密接觸，避免了納米線(xiàn)與電極之間的摩擦和損耗，從而大大提高了發(fā)電機的穩定性和壽命。而交流納米發(fā)電機被封裝在彈性材料中，又大大拓展了它的工作環(huán)境和應用范圍。王中林說(shuō)，這種三維設計的多層納米發(fā)電機也為未來(lái)大規模實(shí)際應用提供了一條可行的實(shí)施方案，如收集風(fēng)能、潮汐能、引擎的轉動(dòng)、空調或其他機器運轉時(shí)的機械能、人行走時(shí)肌肉的伸縮能或腳對地面的壓縮能，甚至在人體內由于呼吸、心跳或血液流動(dòng)帶來(lái)的體內某處壓力的細微變化而產(chǎn)生的機械能等。 
　　早在2006年，王中林提出，提高納米發(fā)電機輸出電壓和功率的最終目標就是實(shí)現納米器件的自驅動(dòng)化，即不需要外接電源或電池。如今，通過(guò)將一個(gè)基于氧化鋅納米線(xiàn)的pH傳感器或者是紫外線(xiàn)傳感器串聯(lián)到一個(gè)基于氧化鋅豎直納米線(xiàn)陣列的交流發(fā)電機上，他的研究小組成功實(shí)現了基于全氧化鋅納米線(xiàn)的自驅動(dòng)納米體系。在這個(gè)納米體系中，交流納米發(fā)電機通過(guò)采集周?chē)�環(huán)境中的微小機械振動(dòng)，為納米傳感器的持續工作提供電能。隨著(zhù)外界條件的變化，傳感器自身的電阻相應變化，因而在電路中傳感器兩端的電壓降也隨著(zhù)相應變化。這是實(shí)現自驅動(dòng)納米體系的關(guān)鍵一步。他說(shuō)：“值得注意的是，研究中考察的納米傳感器只需要范圍在20～40毫伏的電壓即可工作。另外，實(shí)現基于全氧化鋅納米線(xiàn)的自驅動(dòng)納米體系，為將來(lái)實(shí)現可植入生物活體的自驅動(dòng)納米探測器提供了原始模型。這項原創(chuàng )性發(fā)明未來(lái)將在生物醫學(xué)、國防和百姓生活中擁有廣泛的應用前景�！�