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摩擦一下,电起来!

文|史 峰

电灯、电扇、电饭锅、电视、电

脑、电冰箱……我们的生活,似乎一

刻也离不开电.那么,电是从哪里来

的?

这个问题好简单:火力发电厂、

水力发电厂、核电厂送来的呗!

其实,除了火电、水电、核电之

外,还有一种最原始、最自然的发电

方式,那就是摩擦生电.

小时候上科学课时,老师都会给

大家演示摩擦生电的实验:用丝绸摩

擦玻璃棒,然后玻璃棒上就会产生静

电并吸附小纸片——虽然凭借肉眼我

们看不到静电,但被吸上来的小纸片

就是静电存在的证据.

静电为何不可用

一摩擦就来电,这种简单的发电

方法其实古人很早就发现了.早在公

元前6世纪,希腊哲学家泰勒斯就发

现并记载了摩擦过的琥珀能吸引轻小

物体.我国东汉时期,王充在《论衡》

一书中提到“顿牟掇芥”,指出摩擦琥

珀能吸引芥子、干草等微小屑末.

但问题来了:一摩擦就生电,电

这么容易获得,为何咱们不用这种方

式来发电,还要费力气去建各种各样

的发电站?

其实,发电并非这么简单,要

知道发电站输出的是电流,电流“流

过”灯泡时,灯泡才会被点亮.而摩

擦生出的电是“静电”,通常静电是

不流动的,因而无法产生电流,所以

就算灯泡上“沾满”静电,也无法点

亮.只有让静电“流动”起来,才有

可能点亮灯泡.

那么,有没有一种办法能让静电

产生电流?

当然有!给静电一个导电线路,

它就能流动起来,产生电流.比如你

身上有静电时,用手指一碰金属物体,啪,你就会被电到——这就是因

为身上的静电顺着金属物体流动,产

生了电流,让人触电了.

当然,自然界中即便是聚积起来

的静电产生了电流,也很难用它来点

亮灯泡.因为灯泡要亮起来的话,需

要持续不断的电流,自然状态下静电

只能产生瞬间电流,无法产生持续的

电流.这和你手指快速掠过火焰,火

焰却烧不痛你的道理有点儿类似,手

指只是瞬间接触火焰嘛.

总而言之,摩擦是可以生电的,但生的是静电,且静电不产生或只产

生瞬间电流,所以目前静电还不能当

作电源使用.

摩擦发电机问世了

那么,有没有办法让静电持续产

生电流?

原来没有,现在有了——中国科

学院纳米能源与系统所首席科学家、

佐治亚理工学院院士、董事教授王中

林带领的团队,已经研发出一种摩擦

纳米发电机,可以持续摩擦生电并为

小型电子设备供电.

这种摩擦发电机与此前的其他发

电机完全不同:它没有转子和磁铁,

仅用两块摩擦材料贴合在一起,让它们通过相互持续摩擦产生源源不断的

静电并转化成电流.

要让摩擦发电机持续摩擦,那就

需要持续动力是吧!所以,科学家把

摩擦发电机放进鞋子里,当人穿着鞋

子走路时,发电机的两块摩擦板就会

被带动着相互摩擦,只要人不断地走

动起来,那么发电机就会不断地产生

静电,继而输出电流,这些电流可以

点亮80个LED小灯泡,看起来完全是

“灯火通明”的样子.

不过,摩擦发电机放在鞋子里,

虽然可以让“脚下生辉”,但磨损

速度极快,很短的时间内它就磨坏

了——摩擦发电机,点亮的是灯泡,

磨坏的却是鞋子,硬件技术不怎么成

熟呐!

于是,科学家又进一步研发出升

级版耐磨摩擦发电机:将两块摩擦材

料做成波浪接触面叠放在一起,这种

叠放方式不需要两块材料大摩擦,只

需要相互之间轻轻挤压就有很好的发

电效果.另外,摩擦材料也改成了比

原来的硬质材料耐磨数百倍的柔性纳

米材料.这样,“柔性摩擦发电机”

就诞生了.把它放进鞋子里,你尽管

走,鞋子磨坏了,它也磨不坏.

真正的“全绿色电”

前面说了,咱们有水电、火电、

核电,这么多的供电方式,干嘛非去

弄个装在鞋子里的摩擦发电机——无

厘头的小玩意儿,一点都不实用,完

全是科学家的自娱自乐!

如果这么想,那你就错了.

虽然,现在摩擦发电机只能点亮

LED灯,既不能用来看电视,也不能

给空调供电,电力微小,没有什么实

用价值.可是,摩擦发电机透露出的

发电新思路却不容小觑,它能为人类

提供“全绿色电”,将成为真正的新能源机器.

说到“全绿色电”,咱们不得不

说说“黑色电”.

“黑色电”,就是以牺牲环境为

代价而提供的电力.比如,火电站天

天烧煤发电,电是发出来了,但空气

却污染了.再比如,水电站需要垒坝

截江,电是发出来了,但江河的自然

泾流方式被改变了,对环境也会产生

危害.相比这两种发电方式,核电算

是清洁能源,但核泄漏的风险目前人

类仍无法完全掌控,所以核电也是潜

在的“黑色电”.

那么,为什么说摩擦电是“全绿

色电”呢?关键是发电方式简单,摩

摩擦擦就行了,不烧煤、不建坝,也

不需要核反应堆,不污染环境,完全

“绿色”——而且现在不用再把摩擦

发电机做好放在鞋子里了,发电机直

接可以做成鞋子,穿鞋走路,电就来

了.

噢,既然摩擦发电机能做成鞋

子,做成衣服行不行?当然没问题,

穿一件摩擦材料做成的发电服,穿多

长时间就能发多长时间的电,这电是

穿衣服穿出来的,“绿”极了!

让一切会动的物体变成电源

将摩擦发电机穿身上发电,似乎

还不够酷?没关系,我们还可以把柔

性摩擦发电套套在任何可移动物体的表

面,让物体在移动时通过摩擦来发电.

这真是又酷又神奇——把柔性摩

擦发电套套在树上,随树枝摇动就能

发电,这样,每一棵树都变成了一个

可自供电的路灯;把发电机套在宠物

身上,宠物就成了电源,你的爱狗就

能分分钟给你的手机充电了;把摩擦

发电机做在足球表面,这样,足球就

变成了一只电力球,既可当球踢,又

能无线上网并充当现场直播记者……

总之,柔性摩擦发电机可以让一切会

动的物体变成电源,积少成多,电力

十足不是梦.

那么,除了这些零零散散的供

电以外,柔性摩擦发电机能不能整体

性地提供足够的电力呢?办法也是有

的:只要用一块非常大的柔性摩擦材

料做成摩擦发电机,然后把它放进海

洋中,让海水成为发电机的一个“电

极”,或者说,让摩擦材料与海水摩擦生电.

这可真是一个大胆而神奇的解

决方案,要知道,海洋覆盖了地球

70.8%的表面,全球约44%的人口都居

住在距海岸线150千米的范围内.只

要摩擦发电机足够大,理论上整个大

海都可以用来发电——这样,大海就

变成了世界上最大的发电机——海风

轻轻吹,海浪轻轻摇,源源不断地向

人们提供电力,这真是梦幻般的绿色

新科技啊!

更棒的是,这一梦幻科技的实

现指日可待:由于柔性摩擦发电技术

中所采用的部件成本很低,且用量极

少,研发团队负责人王中林院士认为,

未来三到五年,这一技术就能进行大规

模产业化推广,走进人们的日常生活.

(编辑/余风)

作者系《大众科学》特约撰稿人.

摩擦一下论文范文结:

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