纳米流行者如何工作

经过:斯蒂芬妮克劳福德

纳米电磁器看起来像微小的电路板,可以通过简单的挤压产生电流。查看更多电子零件图片。
礼貌王中林(Z.L.)王/佐治亚理工学院欧宝app靠谱吗

自从托马斯·爱迪生发明了电灯泡,科学家寻求更好的方式来为它提供动力。这次搜索导致了两个技术领域的主要发展:能源和电子。欧宝app靠谱吗寻求更好的电源导致大型电力公用事业服务,可充电电池欧宝平台代理和设备从我们周围的世界利用可再生能源,如风力涡轮机和太阳能电池板。在电子,开发商不断地在寻求更便宜但使用较少的能量比其前任技术更强大的设备。欧宝app靠谱吗

如果我们可以只是活着从电源产生电,我们产生?试想一下,如果你能保持你的iPod充电只需轻按手指将音乐的节拍或穿着有检测你的脉搏一个微小的嵌入式电路板上的连帽衫。虽然这听起来像是科幻小说,纳米发电机正在把这样的电源变成现实。

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纳米发电机该术语研究人员用来描述一种可以使用身体的机械运动的小型电子芯片,例如温柔的手指夹,产生电力[来源:ACS].该芯片有一个集成电路蚀刻在一个灵活的表面上,类似于电路板上的组件计算机。作为“纳米”前缀所暗示的,这些发电机是一块纳米技术,或技术,使小其大小由纳米(一米的十亿分之一)进行测定。欧宝app靠谱吗所以,在今天的存在,即使是最复杂和强大的纳米发电机是足够小,可以两个手指之间举行。

纳米发电机内的关键部件是纳米线或由纳米线制成的类似结构压电陶瓷材料。压电材料可以只是通过被弯曲或强调产生电流。如上所述纳米线的工作原理在美国,数百根纳米线可以并排排列在一个不到一根头发宽度的空间里。在这种规模下,再加上纳米发欧宝平台代理电机各部件的灵活性,即使是最轻微的移动也能产生电流。

除了体积小、响应快之外,纳米发电机的功能也越来越强大。2011年3月,研究人员测量了五台叠加在一起的纳米发电机的输出。这个小小的电池组产生了大约1微安的电流,产生了3伏的能量,大约相当于两个AA电池[来源:欧宝平台代理ACS].

想要仔细看看纳米液技术以及纳米液的实际应用如何影响我们的生活?欧宝app靠谱吗让我们从纳米流行者背后的一些研究开始。

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纳米流行者背后的发展

王泽林和他的同事们格鲁吉亚科技欧宝app靠谱吗在过去十年中,在开发纳米液中进行了显着的跳跃。“width=
王泽林和他的同事们格鲁吉亚科技欧宝app靠谱吗在过去十年中,在开发纳米液中进行了显着的跳跃。
礼貌中林(Z.L.)王/佐治亚理工学院欧宝app靠谱吗

在《黑客帝国》中,基于计算机的生命形式奴役了地球上的人类,并将他们的身体用作动力源。人类是计算机的有限生命电池(电池可以充电,但不能无限期充电),类似于我们在电视遥控器中使用AA电池的方式。尽管《黑客帝国》是虚构的,但开发纳米发电机的研究人员正在发现利用人体能量为电子设备供电的现实。

王中林博士(Z.L.)技术的佐治亚理工学院(佐治亚理工学院)的王是nanogeneration [来源的主要欧宝app靠谱吗研究人员:纳米]. 十多年来,王和他的团队一直致力于生产令人难以置信的小型产品电路它可以产生电流。像乔治亚欧宝app靠谱吗州科技团队开发的纳米技术项目如此小,即研究人员必须使用显微镜来看看他们正在努力创造和操纵微观电子元件并测量其输出的仪器[来源:伊利诺伊州拉文德兰].

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王博士的研究小组开发完全在他们的实验室的纳米发电机。王和他的同事们开始通过创建自己所需要的材料,然后编造,分析,措施和包每个纳米发电机的原型。欧宝平台代理这个突破性的研究小组已经成功地供电的发光二极管[引领]欧宝平台代理,alaser二极管和液晶显示器[液晶使用] nanogenerated功率只[来源:Georgia欧宝app靠谱吗tech.].

不同的群体已经尝试与他们的纳米发电机的探索过程中不同的压电材料。在普林斯顿大学和PRASHANT Purohit在宾夕法尼亚大学的研究人员迈克尔·麦卡尔平已经用锆钛酸铅,或PZT。虽然PZT是非常脆,McApline和Purohit发现如何塑造材料,以便它可以拉伸至百分之十不破坏[来源:伯杰].在1999年,王成为使用氧化锌(ZnO)作为纳米发电机[源中使用的压电材料的第一研究员:Georgia欧宝app靠谱吗tech.]. 在2009年的一份出版物中,Wang的团队将ZnO的使用归功于他们在改进纳米发电机方面的持续成功【来源:Lu,等。].

我们知道压电材料是纳米液的关键组分。现在,让我们仔细看看它只是如何产生电力。

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这是怎么回事的纳米发电机内部

这是一个用于生长氧化锌纳米线的过程的显微镜观察。纳米线位于中间,从左边的铬电极向右的金电极生长。“width=
这是一个用于生长氧化锌纳米线的过程的显微镜观察。纳米线位于中间,从左边的铬电极向右的金电极生长。
礼貌王中林(Z.L.)王/佐治亚理工学院欧宝app靠谱吗

甲纳米发生器由一个的集成电路它的组件由硅树脂和压电陶瓷制成,蚀刻在被称为基板的柔性表面上。虽然衬底的强度和其他特性在设计纳米发电机时很重要,但神奇的是电路本身。在表面上,用肉眼,我们可以看到一系列的线条和盒子,它们看起来像一个平面的二维图像。然而,从微观上欧宝平台代理看,柔性芯片的外层之下呈现出一幅完全不同的三维图像。

是在压电材料中产生的。如前所述,王的团队使用氧化锌来开发纳米线. 每条纳米线的直径在100到300纳米之间(线的宽度)。每条纳米线的长度约为100微米;一微米=100000纳米。要正确理解这一点,请注意导线的长度(而不是宽度)与两根头发的宽度大致相同。

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在他们的纳米发电机中,Wang的团队将纳米线阵列连接到基底上,并在电线的另一端放置硅电极。电极的表面呈之字形。小时候施加物理压力对于纳米发电机,每条纳米线弯曲并产生电荷。电极捕获电荷并将其带到纳米发电机电路的其余部分。整个纳米发电机可能有几个电极,从数百万条纳米线获取能量[来源:数值科学日报].

在自己的研究小组,麦卡尔平与Purohit已经采取了不同的方法来纳米发电机,利用PZT创建纳米布尔斯。每个纳米带大约10微米宽,250到500纳米厚。他们首先在氧化镁表面形成纳米带,然后用磷酸去除它们。然后,他们将纳米带固定在预拉伸的硅橡胶表面,当松弛时,纳米带会弯曲而不会断裂。当纳米带弯曲时,他们的运动产生电力在不使其脱离表面的情况下[来源:伯杰].

上形成由压电材料软线的基本前提的基础上,研究人员研究的方法来获得更多的权力从各发电机。例如,王的实验室已经改善了纳米线,并在每个连续的设计电路。王报告说,在过去十年中,他看到输出比他更好的开始提高到超过十亿次。

到目前为止,你已经从内部看到了纳米发电机的工作原理。现在,让我们来看看在未来几年内,在哪里可以发现纳米发电机在工作。

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纳米发电机的实际应用:医学及其他

镶嵌在连帽衫或T恤衫等衣服中的纳米发电机可能会给这个短语带来新的含义;摇滚乐的心脏。”;“width=
填充衣物如连帽衫或T恤的纳米生电池可以为这句话带来新的含义,“摇滚乐的心脏。
iStockphoto /Thinkstock.

医生需要可靠的技术为植入患者体内的设备供电,以调欧宝app靠谱吗节或监测患者的健康。例如起搏器和连续血糖监测系统。植入设备有一个固有的挑战:它们可能会随着时间的推移而磨损或需要更换电池或繁琐的外部电源。

通过使用纳米发电机,医生可以植入新一代这些设备与能力,以保持开机状态,并持续很长一段时间以最小的身体侵入[来源:医疗器械].这样的装置将利用不自主运动的能量等心跳或肺膨胀。总之,你可以用你的身体保持活跃的设备,可以帮助让你活着的回报。此外,通过使用氧化锌等无毒材料作为压电材料,有植入纳米发生器而不伤害身体[源的一个更好的机会:数值].

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那么什么是超越药纳米发电机?研究人员认为,纳米发电机很快就可以开机你iPod.或者手机。由于纳米液是如此之小,因此它们很容易嵌入T恤或连帽衫的布中,因此您的iPod可以使用脉冲来保持其内部电池充电。王预计纳米群体他的小组已经发展成为这些产品的一部分,并在五年内购买购买[来源:福克斯新闻].

使用纳米发电机的一个副作用是其对环境的潜在积极影响。纳米发电机使用一种可再生资源:人体运动产生的动能。它们由比电池更环保的材料制成,有可能减少与电池生产和处理相关的废物。尽管如此,由于纳米发电机的尺寸和有限的功率,从字面上说,影响还是很小的。时间将告诉我们,纳米发电机在为笔记本电脑等大型设备供电方面是否可行。欧宝平台代理

纳米机器可能不会更换电池,至少不在不久的将来。欧宝平台代理您仍然需要用于设备的电池备份,其中您不在常规物理联系人,例如闹钟。您还希望确保某些设备即使您不使用或触摸它们,例如您的智能手机也会继续运行。也许在未来,制造商将与某种类型的可充电电池系统配对纳米汞,以创造可靠的电源,减少环境影响。

现在你有关于纳米发电机事实通电,电荷转移到下一个页面的更加伟大的信息。

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更多的联系方式

  • 美国化学学会(ACS)。”第一台实用的纳米发电机用手指捏一下就能发电。”2011年3月29日。(2011年4月24日)http://portal.acs.org/portal/acs/corg/content?_nfpb=true&_pageLabel=PP_ARTICLEMAIN&node_id=222&content_id=CNBP_026949&use_sec=true&sec_url_var=region1&__uuid=6318dfa2-559e-4e5b-8f2c-a41bbb36d954
  • 伯杰,迈克尔。“呼吸,和纳米发欧宝平台代理电机意志力起搏器。”Nanowerk。2月18日,2011年(2011年4月24日)http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=20192.php
  • 博伊尔,丽贝卡。“可伸缩的纳米液可以使用肺部动力来动力医疗植入物。”受欢迎的科学。2011年2月18日。(2011年4月24日)http://www.popsci.com/technolo欧宝app靠谱吗gy/article/2011-02/stretchable-nanogenerators-could-expand-berachtact-your-every-breath-using-Lungs-power-medical-iclich
  • 福克斯新闻。“未来的iPhone可以充满你的心跳。”2011年3月30日。(2011年4月24日)http://www.foxnews.com/scitech/201欧宝app靠谱吗1/03/30/future-iphones-charged-heartbeat-experts-say/
  • 乔治亚理工。”欧宝app靠谱吗改进纳米发电机。”佐治亚理工学院。2010年11月10日(2011年4月24日)http://www.youtube.com/watch?v=jonl07vmt2o
  • 格林迈耶,拉里。”下一个不太重要的事情:纳米发电机〉《科学美国人》。2009年3月26日(2011年4月24日)http://www.scientificamerican.com/blog/post.cfm?id=nanogenerator-2009-03-26
  • 陆明才,宋金汇,陆明日元,陈敏腾,高逸凡,陈立琳茹,王,中林。欧宝平台代理“使用P型ZnO纳米线阵列的压电纳米液。”纳米字母。美国化学学会。2009年2月11日。(2011年4月24日)http://www.nanoscience.gatech.ed欧宝app靠谱吗u/zlwang/paper/2009/nano_lett_1223.pdf
  • Medgadget。“柔性纳米电磁器为电源易溶的微生物。”Medgadget LLC。2010年11月17日。(2011年4月24日)http://medgadget.com/archives/2010/11/flexible_nanogenerators_to_power_implantable_microdevices.html
  • 伊利诺伊大学工程学院微纳米技欧宝app靠谱吗术实验室。设施:生物纳米技术实验室设备。”(2011年4月24日)http://mntl.illinois.edu/bionano/BioNano-equipment.htm
  • 纳米研究小组。“王中林博士(ZL)王”。格鲁吉亚理工学院。欧宝app靠谱吗(2011年4月24日)http://www.nanoscience.gatech欧宝app靠谱吗.edu/zlwang/wang.html
  • 帕特尔,Prachi。“新的纳米发电机。”麻省理工欧宝app靠谱吗学院技术审查。10月22日,2007年(2011年4月24日)http://www.technol欧宝app靠谱吗ogyreview.com/biomedicine/19602/?a=f
  • Ravindran,Sandeep。“新斯坦福纳诺中心为最低尺度的研究提供了最先进的设备。”斯坦福新闻服务。斯坦福大学。2001年3月23日。(2011年4月24日)http://news.stanford.edu/pr/2011/pr-stanford-nano-center-032311.html
  • Sciencedaily。“纳米液将机械能转换为自动设备的电力。”sciencedaily llc。2006年4月16日。(2011年4月24日)http://www.sciencedaily.com/releases/2006/04/060414011916.htm

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