姓名:盧治宇? ? 16010188032
轉載于https://www.zhihu.com/question/21094921, 有刪節。
【嵌牛導讀】: 隨著納米技術的發展,我們的科技漸漸地向微觀世界邁進,納米發電機也是基于此所提出的概念。在微電子技術和醫療水平不斷提高的今天,我們不斷向微觀世界行進,而納米發電機將為其注入活力,讓我們在微觀領域的發展取得更大地突破。納米發電機的運用與原理本文將一一揭曉。
【嵌牛鼻子】:納米發電機,微型科技
【嵌牛提問】:納米發電機的原理是什么?有哪些運用領域?
【嵌牛正文】:
? ? ? ? 納米發電機大體來說可以分成兩種:一種有自帶的原料,一種從旁邊環境吸取能量。
? ? ? ? 第一種包括微型或納米形燃料電池或電抗器或者微型放射性同位素發電機。這一版用微機電工藝做出來的微型發電機。第一種用化學燃料而第二種用某種輻射物質。這些一般都是自我封閉的。
? ? ? ? 第二種從環境吸取能量的研究比較多,因此也比較雜,也叫做能源回收或能源轉換。最簡單的包括了微型太陽能電池。不過現在最熱門的是吸取動能或熱能。射頻能量,例如WiFi,3G, GSM等的輻射,也可以被回收。身體內,化學或菌累能源轉換也有研究。動能包括另外答案說到的從人體走動,也可以包括機械和基礎設施發射的動能。例如橋梁,隧道,人群走過的路,火車開過的軌道等等。動能無處不在。熱能當然也包括人體或者任何其它設施上的熱能。
? ? ? ? 這些新科技可以提供微型和方便的電能供應。跟傳統發電傳電不一樣的是,這不是集體發電然后從上往下傳電。這是在應用電器的地方給每個用戶器件發電。未來,有可能包括手機或隨身聽,不過現在可發電能功率可以達到幾百微瓦就不錯了。目前和未來幾年的應用主要是給無線傳感器網絡的每個微塵傳感器發電。傳統都用電池,而電池當然需要換。這些西東回收能源的發電器可以無限的補給電能。全世界在未來的十年內會有上百億的無線傳感器檢測無數的系統和基礎設施。現在已經有很多投入使用了。這些系統在我們未發覺的情況下保證我們的安全,例如保證千里長的天然氣運輸管沒有泄露,火車軌道是健康的,橋梁安全,飛機沒問題等等。今天的高端車已經有上千個無線傳感器來不停的安全檢查車的每一個系統,大多都是用電池維持的。定時的換這些電池極不方便又很貴(主要是專業人工費)。
? ? ? ? 還有個很熱門的方向是醫學,例如可植入醫療裝置:起搏器或生理觀察器。給這些換電池那根本就是拿病人的生命開玩笑。未來心臟病病人做完起搏器手術后,起搏器就會有一個微型能源轉換器來無限的給起搏器發電。雖然材料不可能真的無限,不過幾百年是可能的。
? ? ? ? 還有就是隨著其它納米技術的發展,更多微型和納米機電系統的研發和普遍應用,給每個獨立的微型系統發電是很要緊的。每個頭發大小的系統不可能還用傳統電池來發電。打個比方,現在很熱門的生物傳感器研究可以在未來(可能二、三十年后)的牙刷里面有自動智能設備給你在每天早上刷牙的時候做個身體檢查,然后自帶的無線電發送到你醫生那邊。而這些你看也看不到,摸也摸不找的微型系統都可以有同樣大小的微型發電機來發電,或許可以回收你刷牙時的動力。這可以幫你提早發現以及防御疾病。在未來,這些微型科技,互相的支持,可以在我們生活中每一個角落里,幫助我們,無處不有卻也無處可見。