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曾经令人生厌的静电,如今要点亮你我的生活?

来源:三艾流体技术(深圳)幸运飞艇注册   发布时间:2016-12-06   点击量:1240

我们知道,摩擦起电现象发生在互相接触的两个物体的表面之间。设想有两块厚度均为1厘米的塑料板,互相接触时能够产生静电。如果我们保持它们的表面积不变,但是把厚度减小到几十微米,那么当它们彼此接触时,摩擦起电的过程并没有受到明显的影响。然而随着厚度的大幅减小,搭建这个装置所需要的材料也比原来少了很多。

也许整个发电机能够提供的电能并没有显著提高,但考虑到整个装置的重量只有原先的差不多百分之一甚至更少,我们可以用同样的原材料建造更多的发电机。也就是说,以单位重量的材料来计算,总的效率实际上是大幅提高了变得更轻便的摩擦起电装置还会带来另外一些好处。首先,一块厚板需要相当大的外力才能让它弯曲,而一张薄膜只需要一丁点力气,例如指尖轻轻一按,它的形状就可以发生很大的变化。这就意味着利用摩擦起电,我们可以将许多平时被忽视的能量转化为电能,在后面我们还会看到这一优势是如何转化为具体的应用的。其次,许多材料学上的难题也迎刃而解了。

例如许多塑料即便做成几毫米厚的薄板时弹性仍然不够好,如果用力让它弯曲,塑料板要么会破碎,要么发生永久的形状变化,总之在外力撤除后很难恢复原状。这样一来,持续地利用摩擦起电来发电自然无从谈起。然而如果把塑料做成薄膜,它的弹性会大大提高,可以反复经历接触-分离的过程。

那么如此小巧轻便的装置加工起来是否容易呢?在相当长时间内,这确实相当有挑战性,然而随着纳米技术的发展,曾经艰巨的任务变得愈发容易。例如我们不仅可以很方便地在塑料的薄膜上覆盖更薄的一层金属,还可以在塑料的表面加工出许多微观结构,增加表面之间的接触面积,从而提高摩擦起电的效率。

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