发布时间：2019-07-15 21:28:19 人气：
彭涛 编译
2019年6月14日，华人科学家王中林荣获2019年度“阿尔伯特·爱因斯坦世界科学奖”，以表彰其“在纳米发电机方面做出的开创性贡献”，而这一领域将有可能对我们的世界产生革命性的影响。我们每天使用的电脑、手机，设计都越来越精巧，速度也越来越快，但是电池似乎一直在拖后腿；另外如何持续、方便地为心脏起搏器、助听器等供电也是一个难题。王中林所开创的领域旨在让电子仪器直接从环境中收集能量，不再依靠笨重的电池。这一概念其提出以来，就获得了迅速的进展，今天我们就来介绍一项最新的技术成果——利用下雪来发电的“雪腾”纳米发电机。
用雪发电从此不再是异想天开
冬天，大约30%的地球表面被冰雪覆盖，人们想要在雪天维持正常的生活，就离不开持续的电力供应。在冰雪覆盖的地区，有效利用太阳能、水能等绿色能源面临很多实践难题。此外，对这些地区的气象观测也非常必要，但是气象站的运行需要持续的能源供给。
那么，能不能因地制宜地使用雪来发电呢？科学家很早就开始琢磨这个问题，如果能实现的话，每到雪天，我们就可以使用另外一种清洁能源了。
降雪时，由于摩擦起电的原因，雪粒通常是带正电荷，这虽然是一种普遍的自然现象，但是美国加州大学洛杉矶分校的研究人员就利用这一现象，发明了一种雪基摩擦纳米发电机——“雪腾(Snow-TENG)”。雪腾不但体积小，薄而灵活（就如同一张塑料薄膜），而且价格还便宜。有关该设备的技术细节发表在《纳米能源》上。
“”纳米发电机是如何工作的？
降雪时，雪粒会失去电子而带正电荷，如果有相应的材料来有效地捕获这些雪粒失去的电子，与其带正电的雪粒配对，就会产生电能。由于雪粒非常多，市区的电荷数量也非常大，因此，难题在于找到一种能有效地捕获这些电子的材料。
研究人员在测试了大量材料后，发现硅树脂比其他任何材料捕获的电子的能力都要强。在具体制造过程中，研究人员使用了最先进的3D打印技术，这不仅可以降低制造设备的成本，而且还可以个性化地定制形状和尺寸。此外，雪腾具有很好的可拉伸性（最大可达125%），这就使雪腾几乎能在任何地方被安装和使用。
“”纳米发电机的工作原理
“”纳米发电机的的应用
研究人员发现，在降雪时，雪腾输出的信号强度与降雪方向、降雪速度、风速、积雪深度都有关系，因此它本身就是一个自供电的多功能低温气象站。可以利用雪腾来测量各种气象参数，包括降雪角度或降雪方向、降雪速度、风速、积雪深度。
研究人员说：“这是一个非常聪明的装置，它可以告诉你下了多少雪、降雪方向以及风的方向与速度。”与寒冷地区的传统气象站相比，雪腾气象站具有自供电、设计简单、成本低、免维护的特征，这为新一代气象站的发展打开了新的大门。
雪腾：测量气象参数
此外，由于雪腾可以自供电、可拉伸、轻便，因此，它具有成为可穿戴电子设备和生物力学跟踪传感器的潜在价值。
研究发现，将“雪腾”附着在衣服的不同部位时，雪腾就能输出稳定的电压，因此，它可作为可穿戴电子设备为其他随身携带的电子设备充电，如手机、智能手环等，当然还可以为心脏起搏器、助听器等医疗设备充电，这为新一代可穿戴电子设备和医疗设备打开了新的大门。
雪腾：为电子设备充电
另外，将雪腾附着在雪地靴的底部时，它还可以成为一个生物力学跟踪传感器。当穿戴者做不同的运动和动作时，如奔跑、跳跃等，雪腾将输出不同阈值的电压。基于上述特点，雪腾可以监测人体的不同运动模式，并且可以告知人们哪些动作是安全的，如它可以告知滑雪爱好者，在滑雪过程中使用哪种运动模式能避免危险情况的发生。未来，它很可能成为冰雪运动爱好者的标配。
雪腾：冰雪运动者的标配
雪腾具有这么多方便实用和充满想象力的功能。在将来，人们在下雪天尤其不用担心手机等设备没有电了，只要带上雪腾，一切就可以解决了！
