据近日出版的英国<SCIENCE(科学)>杂志报道，美国佐治亚州理工学院教授、中国国家纳米科学中心海外主任王中林等科学家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。国际纳米领军人物、哈佛大学教授CharlesLieber说∶“该工作极其令人振奋，它提出了解决纳米技术中一个关键问题的方案，那就是如何为许多研究组发明的纳米器件提供电力的问题。王教授利用他开创的氧化锌纳米线将机械能转化为电能，在这个问题上他显示了巨大的创造性。”

王中林教授早在7年前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>杂志上报告了首次合成氧化锌半导体材料带的消息，这篇论文已被世界各国科学家引用了1100多次。在此之后，他们又研制出了纳米环、纳米螺旋等纳米器件。

王中林教授相信，纳米发电机无论在生物医学、军事、无线通信和无线传感方面都将有广泛的重要应用。他说∶“这一发明可以使整个纳米器件，实现真正意义上的纳米系统。它可以收集机械能(比如人体运动、肌肉收缩等所产生的能量)、震动能(比如声波和超声波产生的能量)、流体能量(比如体液流动、血液流动和动脉收缩等所产生的能量)，并能将这些能量转化为电能提供给纳米器件。纳米发电机所产生的电能供给纳米器件或系统所需，从而让无纳米器件或纳米机器人实现能量自供。”

最近，新华社华盛顿2月14日又报道了美国佐治亚州理工学院教授、纤维纳米发电研究小组领衔科学家王中林的记者访问谈，题目为“只要你能动，就能发电”，更详细地介绍了纤维纳米发电实验的情况。

让比头发丝还细的纤维丝“生长”出纳米材料，再通过马达带动长满纳米线的纤维丝相互错动，机械能就这样巧妙地转化为电能。借助这种纳米发电机，走路、心跳这样司空见惯的机械运动将来都能用来发电。“只要你能动，就能发电”，纤维纳米发电研究领衔科学家14日接受记者采访时这样描述纤维纳米发电的远景。

王中林教授用通俗易懂的语言介绍说，与他们此前研发出的直流纳米发电机相比，纤维纳米发电机的突破在于∶生长纳米线的基片从硬质、昂贵的硅材料换成了柔软、便宜的纤维丝；带动纳米线摩擦错动的机械运动由之前频率较高的超声波改为更容易获取的低频机械运动。

实验过程中，把纤维丝放入化学溶液中，在纤维丝上镀上氧化锌。镀在纤维丝上的氧化锌会径向生长，“长”出纳米线。长满纳米线的纤维丝就象“女士用的发卷”。王中林教授说，将两个“发卷”平行放置，给其中一个镀金或其他金属，可以和形成类似二极管的导电效应。然后在马达带动下，两个“发卷”相互错动摩擦，一拉一松，由于氧化锌的“压电效应”，纳米线的形变便可产生电能。

为什么要让纳米发电机朝这个方向改进?王中林教授说，基片材料的改进大大降低了成本。而且利用纤维成功进行纳米发电，意味着“发电衣”等柔性、可弯曲的发电体都会成为现实。他根据目前的原型估算，将来用这样的纤维制成的织物，每平方米的输出功率可达80毫瓦，有可能给一个随身的iPod供电。王中林教授说，“纳米发电机使得纳米器件实现了从器件到系统的一个飞跃。它是实现自驱动型纳米系统的关键”。

据有关媒体报道，美国佐治亚州理工学院的王中林教授和德国EnOcean公司进行了一些实验，收集来自震动和运动的极其细微的能源，储存并“精打细算”地使用，来驱动感应器和其他装置。王教授设计了一种能收集机械能源、转换成电的感应器。

这种感应器得到能量的秘诀，在于无数纳米级尺寸的氧化锌细丝。当细丝随着探针弯曲的时候，在其伸展的一边产生负电荷，而在其挤压的一边产生正电荷，这就是所谓的压电效应。这样，就在细丝和探针的连接点建立了电荷。当细丝恢复原来形状时，就能发现电流。而且，即便弯曲是连续不断的，也只有在细丝恢复原形的一刻才放电。

“不断弯曲细丝，每个周期都能产生电，”王教授在一份电子邮件中写道，“细丝的尺寸微小，强度则大大高于耐高压陶瓷。”氧化锌之所以能胜任这个工作，是因为它既是压电材料，又是半导体材料。当然你还能找到其他兼有这两种性能的化合物，但氧化锌还有对人类无毒的优点。

细丝的长约200到500纳米(纳米是米的十亿分之一)，单一或一丛细丝发出的电量微乎其微的。然而，正因为它的体积小，就可能置入多种装置内。设想埋在军靴中，当士兵行走时，肌肉伸展使感应器聚集能源，为收音机或手电筒电池充电。同样可借助来自心脏的血流产生电能，供应植入体内的医学装置。而户外电线的震动也可以为感应器提供能量。估计约30%的机械能被转换成电。

王教授希望下一步建立一个10平方微米、包含数百万细丝的阵列，来了解电能产生的效率究竟多高。他和他们的团队也将研究细丝的制造方法，希望在3到5年内有基于这项技术的军用仪器面世。（火文）