美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校官網(wǎng)近日發(fā)布消息稱，該校材料系副教授王旭東帶領(lǐng)他的團隊開發(fā)出一種便宜簡單的方法，可將踩在地板上的腳步動力轉(zhuǎn)換成可用的電能，從而把地板變成一種更加“綠色”的產(chǎn)品。相關(guān)研究刊登在《納米能源》雜志上。
新方法使用了一種常見且經(jīng)常被廢棄的材料——木漿。木漿主要含有木纖維組成的納米纖維，是地板中常見組分。這些納米纖維經(jīng)過化學(xué)方法處理后，一旦與未經(jīng)處理的納米纖維結(jié)合，就會產(chǎn)生電流。
新材料將行走動力轉(zhuǎn)為電能
“將經(jīng)過化學(xué)處理的納米纖維層和未經(jīng)化學(xué)處理的納米纖維層包壓在硬紙板內(nèi)，兩層納米纖維因具有不同的電學(xué)性能，電子就會從其中一層流向另外一層，從而形成電流。包壓著兩層納米木漿纖維的硬紙板，可通過高壓技術(shù)整合到木地板中?！蓖跣駯|在接受科技日報記者采訪時表示，這種技術(shù)很容易整合到市面上任何一種木地板中。
當(dāng)把兩層納米纖維集成到地板后，它們就能產(chǎn)生電能，點亮屋內(nèi)的照明設(shè)施或用來給電池充電。木漿極其便宜，來源豐富，可回收及生物降解，結(jié)合新技術(shù)后的木地板將和普通地板一樣，人人都可負(fù)擔(dān)得起。以前也有利用行走來發(fā)電的材料報道，但那些材料往往用到陶瓷和金屬，成本相對較高。
王旭東表示，除了價格便宜外，他們通過實驗對納米木漿纖維收集能量的使用壽命和效率進行了研究。初步試驗證明，新材料能反復(fù)使用數(shù)百萬次?！拔覀冞€不能把這個次數(shù)轉(zhuǎn)化成衡量地板使用壽命的年數(shù)，但經(jīng)過適當(dāng)設(shè)計修改，新材料一定能超過地板使用年限。”
試驗還證明，在含有這種新材料的地板上每走一步產(chǎn)生的電量，可同時點亮35個LED燈泡。
路邊能量收集技術(shù)受追捧
多年來，王旭東團隊一直在研究利用振動產(chǎn)生電能的技術(shù)，測試各種不同材料，優(yōu)化被稱為“摩擦起電納米發(fā)電設(shè)備”的相關(guān)技術(shù)。衣服產(chǎn)生靜電就是一種摩擦起電，很多可穿戴電子設(shè)備就是利用這種摩擦起電現(xiàn)象來獲得電能。而木漿納米纖維再次擴展了利用現(xiàn)有機械能的來源范圍。
王旭東團隊的研究突破，是受到熱捧的綠色能源研究領(lǐng)域——路邊能量收集技術(shù)的最新成果?！奥愤吥芰渴占夹g(shù)只需考慮存在足夠能量的地方即可收集使用，只要有人群活動的地方即可考慮收集。”王旭東說，“一種思路是研制可穿戴的設(shè)備，另一種思路就是收集人口密集穿梭地方能量的設(shè)備，比如，我們這次研發(fā)的地板技術(shù)?！斌w育館、購物中心等人流較多地方，以及擁擠過道等處，安裝集成這種捕獲能量新技術(shù)的地板，可以產(chǎn)生相當(dāng)大的電能。收集能量的納米纖維功能單位厚度不到一毫米，因此可以多植入幾層這樣的功能單位，提高發(fā)電量，且植入后地板并不會明顯增厚。
未來或是太陽能的有力補充
路邊能量收集技術(shù)在某些方面比太陽能更具競爭優(yōu)勢，它不需依賴天氣狀況，因此許多研究人員認(rèn)為，將在發(fā)展替代化石燃料的可再生能源領(lǐng)域占據(jù)重要位置。
但澳大利亞新南威爾士大學(xué)研究人員阿里斯泰爾·斯普勞爾認(rèn)為，跟現(xiàn)有發(fā)電地板一樣，新材料與其他綠色能源相比沒有優(yōu)勢可言?！叭绻阆胱尵G色能源能獲得社會效益，應(yīng)該去找太陽能或風(fēng)能。新材料雖然在想法上很有創(chuàng)新，但可能沒有實際意義。”
王旭東對此反駁道，新材料是對太陽能的有力補充?！拔覀兊睦砟钍?，把生活中浪費掉的能量轉(zhuǎn)化成可以使用的電能，它具有太陽能不能比的優(yōu)勢，如能用于太陽光照射不到的地下，或陽光不夠充足的建筑內(nèi)。”
王旭東已經(jīng)向所在大學(xué)申請，將新材料發(fā)電原型設(shè)置在校園，用于對學(xué)生進行宣傳教育。他們還將繼續(xù)對各種性能進行優(yōu)化研究。
