科学家发明声波供电系统 让手机告别充电器

现在你可以想象一个永远不需要充电的手机，因为它可以把用户的声音转换成电能，这可以持续到手机。这不是遥不可及的。德克萨斯A&M大学化学工程系(前身是德克萨斯农业机械研究所)的塔希尔金教授的最新发明将使我们的想象成为现实。压电材料的新发现可能会创造出能够将声波转换成电能以维持电子设备运行的自供电移动电话或其他电子设备。卡金的研究领域是纳米技术。他利用材料的压电效应在能量获取领域取得了重大突破。该领域的研究旨在开发自供电设备，以摆脱电池等外部能源。特别是，卡金和它在休斯顿大学的合作伙伴发现了一种压电材料，它可以在很小的范围内使能量转换效率翻倍。这里，“非常小的尺度”大约有21纳米厚。然而，超过这个尺度，压电材料的能量转换效率将大大降低，不管它是大还是小卡金说。Cagin的这些发现发表在美国物理学会的科学杂志《物理评论B》上。这项研究将对许多低功耗电器产生深远的影响，如手机、笔记本电脑、对讲机和其他与电脑相关的配件，这些电器对每个人都是不可或缺的，无论是普通消费者、法院工作人员还是战场上的士兵。一纳米等于十亿分之一米，这是测量原子核分子尺度的单位。人类头发的宽度相当于10万纳米。我们可以在许多高科技设备中看到纳米级的设备。尽管Cagin研究很少，但它的影响是相当大的。人们对各种便携式无线设备持续工作能力的要求逐渐提高，Cagin的发现为这一领域的发展提供了巨大的支持。人们关心手机或MP3的各种功能，但他们更关心电池的寿命，因为这是让他们享受这些功能的关键。当然，除了给消费者带来方便之外，自供电设备也是各个国家机构关注的焦点。美国国防高级研究计划(DARPA)研究了士兵在战场上使用发电设备的情况，并开发了可以将步行产生的能量转化为电能的设备，为士兵随身携带的设备发电。传感器(如用于探测地雷的传感器)将大大受益于这种自供电系统，从而减少对电池的需求。如果这些压电材料经过进一步加工，它们甚至可以将各种干扰声波，如气体、液体和固体的压力波，转换成纳米或微米器件所需的电能卡金说。卡金解释说，压电是这项技术的关键。这个词来自希腊语“piezein”(意思是压力)。压电体是指一种能够将施加在其表面的机械力转化为电能的材料，通常是晶体或陶瓷。相反，当电场作用于这些材料时，它们的物理性质会发生变化。压电性最早是由法国科学家在19世纪80年代发现的，所以它不是一个新概念。第一次世界大战期间，压电材料首次应用于声纳设备。今天，我们在麦克风和石英表中有应用。汽车上的打火机也含有压电材料。按下点烟器按钮时，压力会使压电晶体提供足够的电压来产生火花。压电材料也用于大型场所。欧洲的一些夜总会也在舞池中使用压电材料，这种材料可以将跳舞者在地面上的脚的压力转化为电能。此外，香港的一家健身中心也使用同样的方法为室内照明和音响供电。“当压电效应在这些领域大放异彩时，科学家们也开始致力于纳米尺度的应用。这是一个相对较新的领域，与过去不同，也更加复杂。”卡金说。卡金说:“我们正在研究一些基本的自然规律，并希望利用这些规律来开发更好的工程材料。我们研究它们的化学组成和物理组成，希望控制它们以提高材料的性能。”