喬治亞理工的科學(xué)家從2012年開(kāi)始，一直在探索納米級靜電發(fā)電機（TENGs）的應用和商業(yè)前景。所謂的TENGs簡(jiǎn)單來(lái)講就是通過(guò)摩擦產(chǎn)生靜電發(fā)電。

　　據有關(guān)媒體獲悉，最近，韓國蔚山國立科技研究所（UNIST）的研究團隊攻克了一個(gè)阻礙TENGs技術(shù)廣泛應用的技術(shù)難關(guān)——產(chǎn)出電量低的問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)題，他們發(fā)明了一種新型聚合物作為電介質(zhì)材料。

摩擦手機充電有望實(shí)現，你信嗎？（圖片來(lái)源：蔚山國立科技研究所）

　　電介質(zhì)本身是一種絕緣體，但當給它接入電場(chǎng)時(shí)會(huì )發(fā)生極化。存在外在電場(chǎng)，電介質(zhì)會(huì )發(fā)生極化和去極化，實(shí)現給摩擦手機充電/放電的功能。

　　TENGs設備本身是由兩種可以互相摩擦的不同材料組成，通過(guò)摩擦，像玻璃、尼龍這樣的材料可以放出電子，而像硅、特氟龍這樣的材料正好吸收電子。

　　TENGs 將摩擦產(chǎn)生的機械能轉化成電能，可以為小型電子設備提供電力，例如可以摩擦手機充電。

　　UNIST 的研究者們在研究TENGs設備時(shí)發(fā)現，雖然它的特性很有用，但是摩擦發(fā)電的方式有一些缺陷。比如摩擦中材料無(wú)法均勻接觸，摩擦導致材料磨損嚴重，靜電對潮濕環(huán)境十分敏感，電力輸出時(shí)損耗較大。所以，這個(gè)韓國研發(fā)團隊最初將研究重點(diǎn)放在提升電量輸出方面，但是，在研發(fā)的過(guò)程中，他們可能解決了一些與 TENGs 相關(guān)的環(huán)境問(wèn)題。

　　他們在 Science Advances上發(fā)表的設備與喬治亞理工的研究很相似。但是，UNIST 發(fā)明的新型聚合物電介質(zhì)能夠從電極中吸取更多電量，輸出電力也更多。

　　UNIST 的一位研究者，也是論文的共同作者 Jeong Min Baik 在IEEE Spectrum的郵件采訪(fǎng)中說(shuō)道：“為了提升輸出電量，我們嘗試發(fā)明新的聚合物作為更有效的電介質(zhì)，研發(fā)出了新的設備結構來(lái)減少內部電量損耗。作為一個(gè)材料科學(xué)家，我認為合成最佳的聚合物作為有效的電介質(zhì)是非常重要的�！�

　　這種新型聚合物的電容率（用來(lái)測量材料在電場(chǎng)中存儲電量能力）幾乎是原有材料的兩倍。在電容率上面的增長(cháng)也使得其電荷密度比其他納米發(fā)電機多出一倍。另外，當研究者將偶極方向對準薄膜時(shí)，材料的電荷接受特性大幅提高，電量輸出提升了20倍。

　　Baik和他的同事相信，輸出電電力的大幅提升可以使TENGs 技術(shù)更好的適用于充電設備中，摩擦手機充電也有望實(shí)現。

　　Baik說(shuō)：“這項工作的最終目標是為實(shí)現摩擦手機充電和智能手表充電。我認為這是可以實(shí)現的，但是還需要一段時(shí)間。目前最接近的目標是應用于基于摩擦靜電的自發(fā)電物理傳感器。在解決了一些例如穩定（已解決）的問(wèn)題后，最終產(chǎn)品將投入使用�！�

　　Baik的下一步工作是利用升級的聚合物TENGs為智能手表充電1%。他說(shuō)到：“為了實(shí)現這個(gè)步驟，我將會(huì )設計一種新的電介質(zhì)層，并對聚合材料再次進(jìn)行整合�！�