新型纺织品利用太阳能和风能为可穿戴电子产品供电

（图片来源于：乔治亚理工学院）

引言

乔治亚理工学院研究人员开发了一种纤维织物，可以同时从阳光和运动中得到能量，为可穿戴设备、智能手机、智能设备等电子产品供电，且成本低廉，可进行规模化生产。

可穿戴设备供电

昨天题为《新型可穿戴技术利用人体热量发电：解决电池续航难题》（点此阅读）文章中，IntelligentThings就介绍了可穿戴设备以及电子产品普遍面临的电池续航能力困境，也给出了一些列解决方案。

除了进行电池材料革新和使用新型电池技术以外，采用新型可穿戴供电技术也是一种解决方案，而且目前受到广泛关注。昨天，我们也介绍了利用人体温差发电的方式进行供电，而今天则要介绍一种纤维织物，利用太阳能和动能为电子设备供电的方案。

利用太阳能和动能的新型纺织物

最近几年，已经有不少纤维织物产品可从物理运动中产生电力。然而，乔治亚理工学院的研究人员开发一种纺织物，它结合了两种电力生产方式：转化太阳能或者动能成为电力。未来，使用这种织物做成的服装，可为例如智能手机或者GPS系统的智能电子设备供电。乔治亚理工学院材料科学和工程学院教授Zhong Lin Wang认为，这种混合动力纺织品，提供一种新型供电解决方案。这种方案十分简便，就好似晴天里面吹吹风一样获取能量。

纺织物的组成和发电原理

团队使用了一种商用的纺织机，制造这种这种纤维织物。它们将由轻质聚合物纤维和纤维纳米发电机组成的太阳能电池单元编织在一起，这种纳米发电机利用了摩擦起电效应，使用由例如旋转、滑动、振动等物理运动引起的摩擦起电效应和静电感应，产生少量电能。

对于这种新型纤维织物，厚度是320微米，由羊毛线编织而成，便于集成进帐篷、窗帘或可穿戴的衣服。这种纤维织物，是高度柔性、透气、轻量、适用于各种用途。基于纤维摩擦起电效应的纳米发电机，捕捉由特定材料和不同材料运动接触而产生的电能。而有关纤维织物的太阳能发电部分，研究团队则使用线状光电阳极和其他纤维织物编织在一起。

（图片来源于：乔治亚理工学院）

研究人员认为，纺织品的骨架由普遍使用的聚合物材料组成，制造成本低且环境友好。电极的制造工艺也是低成本的，所以有可能应用于大规模制造。

实验测试

研究人员进行了一个实验，使用只有一张办公纸张大小的纤维织物，将它连接到一根枝条上，就像一个彩色小旗。然后，在一个大风天中，将车窗摇下，让旗帜迎风招展，它能够产生足够多的电量启动汽车。同时，他们也使用4到5厘米的小片织物测量输出，通过运动或者太阳光，在一分钟内给2mF的商用电容充电到2伏特。

未来展望

这种纤维织物具有良好的性能，即使在严苛的环境下也可以重复使用，正常工作。未来，研究人员将研究其长期耐用性，包括开发合适的包装，防止电气组件受到雨水和潮湿的破坏。也许当这种技术成熟并进行大规模制造后，可以有效地解决可穿戴电子设备的供电问题。

研究发表和赞助单位

这项研究于9月12日在《自然能源》杂志上发表。该研究由海托华讲座基金会、阿卜杜拉国王科技大学、针对先锋研究人员和其创新团队的“千名优才”项目、中国国家自然科学基金 、中央高校基本科研基金赞助。

参考资料

【1】Jun Chen, Yi Huang, Haiyang Zou, Ruiyuan Liu, Changyuan Tao, Xing Fan, and Zhong Lin Wang, “Micro-cable structured textile for simultaneously harvesting solar and mechanical energy,” (Nature Energy, September 12, 2016).

【2】http://www.rh.gatech.edu/news/575921/new-fabric-uses-sun-and-wind-power-devices

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