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新材料可利用人呼吸气流发电【附 文献】
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压电材料能利用人类呼吸产生的风发电。 在这样一个能源时代，人类无所不用其极，美国科学家甚至研究利用呼吸发电。 威斯康星大学麦迪逊分校材料和工程学助理教授Xudong Wang和博士后Chengliang Sun、研究生Jian Shi在9月刊的《能源和环境科学》（Energy and Environmental Science ）上报告了一种新型材料——聚偏二氟乙烯（PVDF）制成的微型塑料带，能够捕捉低速气流，利用压电效应将机械能转化为电能。研究人员称，如果材料足够薄，可以利用人的呼吸产生毫瓦（mW）级电能，用于给人体携带的血糖监测仪、心脏起搏器等传感设备供电。 人类呼吸能产生2米/秒的风速，这种速度的风通常用处不大。但Xudong Wang等人通过计算认为，如果能使这种材料足够薄，呼吸使之产生的细小振动就能转换为1毫瓦电能，足够身上的一些小型传感器等设备使用。 为此，Wang的小组利用离子蚀刻法（ion etching），使得材料在保留了压电性能的同时尽量薄。通过改进，Wang相信塑料带厚度可以控制到亚微米级，从而使利用呼吸发电变得实际可行。 微能利用技术目前正得到越来越多的重视和应用。例如，利用人体血糖发电的生物电池、利用人体运动或者心脏跳动的压电设备等。 利用纳米科技使电子仪器体积最小化，人类发明了血糖监测仪、心脏起搏器等嵌入式生物医药设备。这些仪器只需要极小的能量就能运行。为了给它们供电，人体运动、血流、发热、呼吸等各种人类活动产生的细小能量正好可以提供持续的能源。由于聚偏二氟乙烯具有生物相容性，Wang相信这项工作很有前景 （来源：科学时报 陈欢欢） PVDF microbelts for harvesting energy from respiration In this paper, we report a technique that uses piezoelectric polyvinylidene fluoride (PVDF) microbelts to convert the energy from low-speed air flow to electricity via their resonant oscillation. The micrometre thick PVDF thin films were fabricated by a top-down reactive ion etching process, where the thickness was controlled by etching time and the piezoelectric phase was well preserved. The thickness, air flow speed and electrical output relationship was predicted theoretically and characterized experimentally. The PVDF microbelts were able to generate sufficient electrical energy from low speed air flow for the sustained operation of small electronic devices. Their capability for harvesting energy from simulated respiration was also demonstrated. 作 者：Chengliang Sun, Jian Shi, Dylan J. Bayerl and Xudong Wang 期刊名称： 期卷页： 第卷 第期 页 学科领域：化学科学 » 无机化学 » 无机材料化学 添加人是否为作者: 否 原文链接：http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2011/ee/c1ee02241e[ 来自科研家族 材料家族 ] |
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