欧洲科研团队发明纳米发电机 或可取代微型设备电池

德国DESY和汉堡工业大学的研究人员近日公布了一种新型摩擦纳米发电机，该装置通过将水推动进出纳米级多孔硅来产生电力。这一创新标志着为传感器和其他低功耗设备提供无电池电源的重要进展。

研究团队旨在探索是否能利用简单材料——硅和水——来实现机械压力和流体运动作为可靠的电力来源，而不是浪费能量。他们的成果是一种基于纳米结构硅的摩擦发电机，利用纳米级孔隙中的水流产生电荷。该装置的核心是同时具备导电性、纳米多孔结构和疏水性的硅材料，这种多功能结合是关键突破。它允许团队控制水的进入、流动和排出过程，从而稳定摩擦效应并提升可扩展性。

该发电机的能量转换机制基于摩擦电效应，即水在压力下进出微小孔隙时，与硅表面摩擦产生电荷转移。这种界面电荷被装置捕捉并转化为可用电力，而不是消散掉。研究团队声称，该技术的转换效率约为9%，是同类摩擦纳米发电机中最高的，这意味着机械能较大比例转化为电能，推动其向实际应用迈进。

研究人员认为，这一技术可用于自主、无需维护的传感器系统，直接从环境中获取电力。潜在应用包括水检测、智能纺织品中的运动和健康监测，以及触觉机器人，其中触摸或运动即可产生所需信号。例如，在车辆悬挂系统中，嵌入该模块可将轮拱内的冲击和振动转化为电力，为监测性能、磨损或安全状况的本地传感器供电，从而减少电池或有线电源的需求。

这项工作强调使用丰富且成熟的材料，如电子行业最广泛应用的硅和地球上最常见的液体水，这不仅便于制造，还降低了成本。该项目是更广泛能源收集趋势的一部分，例如法国学生利用地铁闸机乘客流量为车站显示屏供电，或国际团队从风过水滴的流体动力学中提取能量。这些发展共同将日常机械和流体运动视为可利用资源，而非背景噪音。