南京航空航天大学纳米研究领域获重大突破
2014/06/09 点击 3795 次
中国粉体网6月9日讯 有一天或许会出现这样一把雨伞,当你打着伞走在雨中时,它可以收集从伞上滚落下来的雨滴的能量,并用来发电,从而给自己的手机实时充电。现在,这一设想已经在原理上得到了验证。近日,记者从南京航空航天大学纳米科学研究所获悉,该所研究人员已经在《自然——纳米技术》杂志上向全世界公布了这一重要科学发现。
事实上,这一发现是通过一种新兴的二维纳米材料石墨烯实现的。“这是一次很偶然的经历。有一次做实验,我们发现在将石墨烯插入溶液的过程中,会在石墨烯两端探测到一个很明显的电压,这引起了郭万林老师的注意,他立刻安排我们系统设计实验,深入研究这一现象,并最终弄清了这一现象的本质。”纳米科学研究所2011级博士生殷俊说:“从现象的发现到论文的发表,整整用了3年时间。其间,虽然经历过各种波折,但结果还是挺让人欣慰的,有老师的引领,大家在这个过程中都获得了扎扎实实的成长。”
研究人员告诉记者,在石墨烯表面拖动含离子的液滴,会在石墨烯中产生沿液滴运动方向的电压,液滴运动速度越快、数目越多,电压越大,但是石墨烯层数越多,也就是说石墨烯“越厚”,电压则会明显降低。“实验和理论计算表明,在石墨烯和液滴界面处,石墨烯中的电子和溶液中的离子会形成一种独特的结构,当液滴运动时,液滴前端这一结构的形成和尾端这一结构的消失,会导致石墨烯内部产生一个电压。我们将这种动电现象命名为‘拽势’。收集雨滴能量为手机充电,就是缘于这个原理。”
殷俊说:“除了用雨伞为手机充电以外,我们还可以运用这一原理制造一种‘传感书写’的器件,就是利用电压信号,来智能判断写字的笔画和轻重缓急。这是一件很有意义的事。”
据了解,自1807年以来,在电化学研究领域,各种“动电现象”不断被发现,并已经形成了系统的科学理论,在多个学科和工程技术领域得到了广泛应用。但是,无论是该领域早期的先行者,还是现代的继承者,均没有发现“拽势”现象。该现象的发现无疑是南京航空航天大学在这一研究领域的重大突破。
殷俊告诉记者,在接下来的时间里,他们将继续系统研究这一现象,不断提高发电效率,早一天使他们的科研成果走出实验室,进入寻常百姓家。
(来源:南京航空航天大学)
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