用心跳来发电

人类的心跳和血管搏动带来了无穷尽的机械能。美国科学家正在开发一种新型纳米发电机，利用人体血液的流动来汲取能量。

　　文/杨晓宇

　　如果说这个世界上还有比蓄电池更便携的能量来源，那么可能就是人类自身了。

　　美国乔治亚理工学院王中林教授是纳米发电机项目的负责人，他说：“我们的纳米发电机能从多个来源收集或回收能量。”

　　一旦这种纳米发电机设计完成，那么它可能将使用在生物传感器、环境监控装置甚至个人电子设备中。总之，我们将可能不用再担心遇到手机没电这种状况了—只要在身体里装一个插座，我们就是电源！

　　人类的无穷能量

　　对于清洁能源的研究由来已久，在从外部寻找可替代能源的同时，人类并没有放过自己。

　　几年前，日本东北大学教授西哲松彦就曾研发出了一种利用血糖发电的燃料电池。这种电池使用碳为电极，上面涂有分解血液中葡萄糖的酶。酶分解葡萄糖后出现电子，从而产生电流。

　　利用人民币1分硬币大小的电极，研究人员得到了相当于0.2毫瓦的电量。对于人类而言，这显然是不够的。而且，还有一些麻烦—没有谁高兴在自己身上装上无数个电极，变成一个“碳人”。

　　但是科学家们并没有就此放过在人类身体上“动手脚”。

　　虽然人体始终有很多未解之谜，可是，在我们所能知道的领域中，有很多都可以是动力的来源。例如：人体很容易就能将葡萄糖中的化学能转换成肌肉使用的机械能；而只要生命存在，心跳和血管搏动就是无休无止的??有这么多动力来源，不利用也太可惜了。

　　前不久，两名麻省理工大学的学生研究出了一套名为“Crowd Farm”的设备，它可以安装于火车站月台这样的场所，主要大厅和通道的地板下安装一套由块状(block)物组成的感应系统，这些特殊的装置能察觉人行走所产生的细微的压力。人行走在上会使其滑动，一个特殊设备能将运动能转换成电流，从而产生了电力。所有的这些研究中，恐怕是王中林的“纳米发电机”更让人期待。

　　世界上最小的发电机

　　早在7年前，王中林就认识到氧化锌独特的半导体、光学和生物学性能，具有其他纳米材料不可替代的作用，因此，他的研究小组一直致力于以氧化锌为基础的纳米材料的合成和应用研究。

　　2001年，他们在《科学》杂志上报告首次合成氧化锌半导体材料带。之后，他们又研制出纳米环、纳米螺旋等器件。

　　直到2006年，他们才成功地在纳米尺度范围内将机械能转换成电能，研制出世界上最小的发电机——纳米发电机。这是王中林10年里最激动人心的发明。

　　国际纳米技术领军人物、哈佛大学教授Charles　Lieber也说：“该工作极其令人振奋。他先创的氧化锌纳米线将机械能转化为电能，在这个问题上显示了巨大的创造性。”

　　在2007年4月，王中林进一步研发出了由超声波驱动的直流纳米发电机。这些越来越先进的成果的出现，让生物发电成为可能。这些纳米发电机只有细胞大小，它们可以沉浸在人体的体液中，或者其他液体里，不需要电线，利用超声波驱动发电。

　　王中林说，“这种无线的可以自驱动的设备，显然优于其他固体设备。”现在，他们所面临的问题是，如何精确控制这些纳米发电机的长度。太短，不利于电流通向电极；太长，它们可能将永久短路。

　　“我们最后的挑战就是寻找到包装它们的最廉价的方法。”王中林说。