壓電材料:那些你意想不到的發電方式

2021-02-25 新華網科普

衣服發電、眼淚發電、唾液發電、牛奶發電……這些發電方式你聽過嗎？

壓電性是指材料在受擠壓或拉伸時可以產生電荷，或在材料兩端施加電壓後使材料伸長或縮短的特性。壓電材料因外部作用發生形變時會產生電力，從而能夠將機械能轉化成電能。人類利用壓電材料的歷史可以追溯很遠，例如，擊打燧石（石英）獲取火花就是一個原始案例。此外，壓電材料不僅像馬達那樣可直接將電力轉換成驅動力，還可以用電產生聲波、超聲波等。

我國科學家曾發現一類新型分子壓電材料，在壓電性能上達到了傳統無機壓電材料的水平。傳統的壓電材料很難應用到可以彎折的薄膜上和更為精密的電子器件上。以往的壓電材料多由陶瓷製成，製作時需要上千攝氏度的高溫，而大多數精密的電子器件與具有柔性的薄膜都無法耐受這種溫度。分子壓電材料因其結構靈活多變、容易製成薄膜、柔韌性好等優點，被寄希望於彌補傳統壓電陶瓷材料的缺點。

納米壓電電子學原理是利用原子力顯微鏡探針，壓迫氧化鋅納米線產生彎曲，使鋅離子和氧離子產生了電勢能並形成電流。採用納米技術來製造特定材質的兩種摩擦表面，可以使摩擦有效面積擴大，從而產生更強的摩擦並轉換出比壓電效應更為可觀的電能。

研究人員曾發現一種溶菌酶晶體，是一種十分有潛力的壓電材料。而人類的淚液蘊含著大量蛋白質，研究團隊發現當眼淚中的「溶菌酶」晶體受壓時，會產生一種名為「壓電效應」的化學反應，並可把溶菌酶化成電力

作者：李曉

本作品為「科普中國-科學原理一點通」原創

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