新型材料使用太阳能和风能发电

材料牛注：在未来的生活中，穿着衣服晒晒太阳走走路吹吹风就能给自己的手机充电？这些异想天开在佐治亚理工学院的实验室中已经成为可行的现实，快来看看吧！

可以从物理运动发电的织物已经存在了一些年头。如今，佐治亚理工学院的研究人员已尝试走出了新的一步，开发可以同时从阳光和运动中获得能量的织物。

将两种类型的发电方式结合在一种织物中，这为下一步的开发奠定了基础。制作可为手机或者GPS全球定位系统提供电力的衣物由此在下一步的发展中也成为可能。“这种混合动力的纺织品为设备充电提出了一种创新的解决方案——想象一下，晴朗的天气里，一阵风吹过就能为你的设备充电。” 佐治亚理工学院材料科学与工程的王中林教授说。

该研究于9月12日在Nature Energy上发表。为了制作这种织物，王中林教授的研究小组利用商用纺织机将轻质聚合物纤维与基于光纤的摩擦纳米发电机构成的太阳能电池织在一起。

摩擦纳米发电机利用摩擦效应和静电感应的原理，从机械运动，如旋转、滑动或振动中产生少量的电。王中林教授设想，若这种320 µm厚的新面料与羊毛线编织在一起，就可以制作成帐篷，窗帘或耐磨的服装。

“这种织物具有高度的灵活性，透气性好，重量轻，适用于各种用途。” 王中林教授说。基于光纤的摩擦纳米发电机可以捕捉某些材料与不同的材料接触后产生的电能。对于织物利用阳光发电的部分，王中林教授的研究小组将光阳极制作成导线状，使它可以与其它纤维编织在一起。

“纺织的主要材料是那些制造价格低廉并且环保的常用高分子材料。” 王中林教授说。“该电极也通过低成本工艺制成，这使得这种材料有可能大规模制造。”

在他们的实验中，王中林教授的研究小组利用大约只有办公纸大小的一块织物做成一面小彩旗，开车时将汽车窗户降下，把旗子伸在窗外。就算是在多云的天气里，研究人员也能够通过这种方式利用发电织物产生客观的能量。研究人员还用4×5 cm的织物做了实验，只在阳光下晒一分钟，织物就可获得足够的能量将2 μF的商用电容充到2 V的电压。“这表明它在恶劣环境下也能良好工作。” 王中林教授说。

虽然早期的测试表明织物可承受反复的使用，下一步的研究将致力于开发它的长期耐用性。其余目标还包括进一步优化结构使其具有工业用途，包括制定适当的防止雨水和湿气封装，以保护电气元件。

原文链接：New fabric uses sun and wind to power devices

文献链接：Micro-cable structured textile for simultaneously harvesting solar and mechanical energy

本文由编辑部杨超提供素材，时冰遥编译，点我加入材料人编辑部