很多人都有過這樣的經(jīng)歷，當(dāng)他們想起自己一天都沒有給手機(jī)充電，結(jié)果手機(jī)沒電了。最近的一項(xiàng)研究顯示，可能有一種方法，只要走到商店，就能給智能手機(jī)充電。巴斯大學(xué)的研究人員表示，根據(jù)一項(xiàng)新的研究，足夠 "聰明"的衣服可以將身體的輕柔運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為電力，可以讓我們的手機(jī)在移動(dòng)中保持充電。
科學(xué)家說，尼龍纖維能從簡單的身體運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生電力，即所謂的 "渦流發(fā)電"。在為傳感器和移動(dòng)設(shè)備供電方面可能很有應(yīng)用潛力。壓電尼龍?jiān)谟|摸時(shí)產(chǎn)生電荷，然后可以利用并儲(chǔ)存在電池中。即使是最簡單的動(dòng)作，比如穿著智能服裝時(shí)擺動(dòng)手臂，也足以產(chǎn)生電力。
"人們對智能、電子紡織品的需求越來越大，但找到適合現(xiàn)代服裝的廉價(jià)、易得的電子材料纖維是紡織業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，"研究主要作者Kamal Asadi教授在大學(xué)的一份新聞稿中說。
Asadi補(bǔ)充說："壓電材料是從機(jī)械振動(dòng)(如身體運(yùn)動(dòng))中收集能量的良好候選材料，但這些材料大多是陶瓷，并且含有鉛，而鉛是有毒的，這使得它們在可穿戴電子產(chǎn)品或衣服中集成具有挑戰(zhàn)性。"
艱難的智能服裝制造之路
科學(xué)家們從上世紀(jì)80年代就知道尼龍的壓電特性。因?yàn)樗缓魏斡卸疚镔|(zhì)，他們熱衷于對它進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。然而，這種人造織物(常見于廉價(jià)T恤和女士絲襪中)非常難以處理。尼龍的原始形態(tài)是一種白色粉末，在被塑造成產(chǎn)品之前可以與材料混合。它可以制造任何東西，從汽車零件到牙刷刷毛。
另一方面，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)尼龍?jiān)谝环N "特殊 "的晶體結(jié)構(gòu)下，它會(huì)變成壓電體。要做到這一點(diǎn)，必須將其熔化，迅速冷卻，然后拉伸。這就產(chǎn)生了厚厚的板塊或薄膜，雖然具有壓電性，但不適合制作電池充電的衣服。
20世紀(jì)90年代，由于生產(chǎn)薄型壓電尼龍的挑戰(zhàn)被認(rèn)為是不可逾越的，這一領(lǐng)域的大部分研究都停滯了。研究人員采用了一種完全不同的方法，將尼龍粉末溶解在酸中，而不是將其熔化。雖然它生成了更薄的尼龍，但成品中含有溶劑分子，使其無法成為壓電材料。
"我們面臨的挑戰(zhàn)是制備能保持其壓電特性的尼龍纖維，"阿薩迪教授解釋說。"我們需要找到一種方法來去除酸，使尼龍可以使用。"
創(chuàng)造充電織物的未來
丙酮是一種通常與油漆稀釋劑或卸甲油有關(guān)的化學(xué)物質(zhì)。研究作者發(fā)現(xiàn)，將酸液與丙酮混合，然后可以通過提取酸液來生產(chǎn)尼龍壓電薄膜。
"丙酮與酸分子結(jié)合得非常緊密，所以當(dāng)丙酮從尼龍溶液中蒸發(fā)時(shí)，它會(huì)把酸也一起帶走，"阿薩迪補(bǔ)充道。"你留下的是壓電晶相的尼龍。下一步是將尼龍變成紗線，然后將其整合到織物中。"
這些發(fā)現(xiàn)可以為電子紡織品和智能服裝鋪平道路，為可穿戴電子設(shè)備和便攜式設(shè)備提供動(dòng)力。
巴斯物理系教授說："我們的目標(biāo)是在織物中集成電子元件，如傳感器，并在我們移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生電力。最有可能的是，從壓電衣服的纖維中采集的電力將被儲(chǔ)存在一個(gè)嵌在口袋里的電池中。然后，這塊電池將通過電纜或無線方式連接到一個(gè)設(shè)備上。在未來幾年內(nèi)，我們可能會(huì)在森林中行走時(shí)使用T恤為手機(jī)等設(shè)備供電，或者用于監(jiān)測我們的健康狀況。"
