http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-09 23:18:36 來源:中國傳感器
納米傳感器具有敏銳的靈敏度,體積也極其微小。它們的用處多多,如檢測血液中疾病分子的跡象;探測空氣中的有毒氣體;追(zhui)查(zha)食(shi)品(pin)中(zhong)的(de)汙(wu)染(ran)物(wu)等(deng)。但(dan)要(yao)將(jiang)這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)做(zuo)到(dao)完(wan)全(quan)小(xiao)型(xing)化(hua),電(dian)池(chi)和(he)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)就(jiu)成(cheng)了(le)其(qi)攔(lan)路(lu)虎(hu)。美(mei)國(guo)喬(qiao)治(zhi)亞(ya)理(li)工(gong)大(da)學(xue)的(de)材(cai)料(liao)科(ke)學(xue)家(jia)王(wang)中(zhong)林(lin)教(jiao)授(shou)利(li)用(yong)壓(ya)電(dian)技(ji)術(shu)發(fa)明(ming)的(de)微(wei)型(xing)發(fa)電(dian)機(ji)給(gei)納(na)米(mi)世(shi)界(jie)帶(dai)來(lai)了(le)全(quan)新(xin)的(de)動(dong)力(li)。如(ru)果(guo)他(ta)能(neng)獲(huo)得(de)成(cheng)功(gong),生(sheng)物(wu)和(he)化(hua)學(xue)納(na)米(mi)傳(chuan)感(gan)器(qi)今(jin)後(hou)將(jiang)能(neng)自(zi)己(ji)給(gei)自(zi)己(ji)供(gong)電(dian)。
早在一個世紀前,人們就已經知道了壓電效應的存在,即晶體材料在機械壓力下可產生電勢。但2005年nian,王wang中zhong林lin首shou次ci向xiang人ren們men展zhan示shi了le納na米mi層ceng級ji的de壓ya電dian效xiao應ying。他ta用yong原yuan子zi顯xian微wei鏡jing的de探tan針zhen針zhen尖jian去qu彎wan曲qu單dan個ge的de氧yang化hua鋅xin納na米mi線xian,當dang納na米mi線xian彎wan曲qu並bing回hui複fu到dao原yuan有you形xing狀zhuang時shi,由you鋅xin和he氧yang離li子zi產chan生sheng的de電dian勢shi就jiu能neng驅qu動dong電dian流liu。在zai最zui初chu的de試shi驗yan中zhong,王wang教jiao授shou誘you導dao出chu的de微wei小xiao電dian勢shi僅jin幾ji個ge毫hao伏fu。但dan他ta確que信xin,隻zhi要yao經jing過guo足zu夠gou多duo的de實shi驗yan,他ta一yi定ding可ke以yi設she計ji出chu實shi用yong的de納na米mi電dian源yuan,這zhe樣yang的de電dian源yuan甚shen至zhi可ke以yi利li用yong我wo們men身shen邊bian的de微wei小xiao振zhen動dong,如ru聲sheng波bo、風乃至植入設備中血流量的波動。這些微妙的變動會使納米線彎曲而產生電力。
去年11月,王教授在一層聚合物中嵌入了氧化鋅納米線,結果產生了50毫伏的電勢,這是在微型傳感器供電技術的開發上向前邁出的重要一步。
王中林希望,這些發電機最終能被織入纖維中,這樣的一件襯衣所發出的電力足以給iPod這樣的隨身便攜設備充電。當然,目前納米發電機的輸出功率太低,還做不到這一點。王教授說,這需要200毫伏甚至更多的電勢,他計劃通過層疊納米線的方法來實現,不過這還需要經過5年到10年的精心設計。
與yu此ci同tong時shi,王wang中zhong林lin已yi展zhan示shi了le新xin型xing納na米mi傳chuan感gan器qi的de首shou個ge元yuan件jian。他ta所suo稱cheng的de納na米mi壓ya電dian技ji術shu利li用yong了le這zhe樣yang的de事shi實shi,即ji氧yang化hua鋅xin納na米mi線xian既ji能neng展zhan現xian出chu壓ya電dian效xiao應ying,同tong時shi又you是shi半ban導dao體ti。第di一yi個ge特te性xing使shi得de氧yang化hua鋅xin納na米mi線xian扮ban演yan機ji械xie傳chuan感gan器qi的de角jiao色se,因yin為wei它ta們men會hui對dui機ji械xie應ying力li作zuo出chu反fan應ying產chan生sheng電dian力li;第di二er個ge特te性xing則ze意yi味wei著zhe,它ta們men可ke用yong於yu製zhi作zuo集ji成cheng電dian路lu的de基ji本ben元yuan件jian,包bao括kuo晶jing體ti管guan和he二er極ji管guan。不bu像xiang傳chuan統tong的de電dian子zi元yuan件jian,納na米mi壓ya電dian元yuan件jian不bu需xu要yao外wai部bu電dian源yuan,它ta們men暴bao露lu在zai給gei納na米mi發fa電dian機ji供gong電dian的de同tong樣yang的de機ji械xie應ying力li下xia時shi,自zi身shen就jiu能neng發fa電dian。
一yi旦dan將jiang納na米mi壓ya電dian元yuan件jian從cong外wai接jie電dian源yuan的de桎zhi梏gu中zhong解jie放fang出chu來lai,就jiu有you可ke能neng開kai辟pi多duo種zhong實shi際ji應ying用yong。集ji成cheng有you納na米mi發fa電dian機ji的de一yi個ge納na米mi壓ya電dian助zhu聽ting器qi就jiu可ke以yi用yong到dao多duo根gen納na米mi線xian,每mei一yi根gen可ke調tiao諧xie到dao各ge種zhong聲sheng波bo的de不bu同tong振zhen動dong頻pin率lv。納na米mi線xian將jiang聲sheng波bo轉zhuan換huan成cheng電dian信xin號hao並bing進jin行xing處chu理li,以yi便bian它ta們men能neng直zhi接jie傳chuan送song給gei大da腦nao中zhong的de神shen經jing元yuan。這zhe樣yang植zhi入ru的de神shen經jing假jia體ti不bu僅jin比bi傳chuan統tong助zhu聽ting器qi更geng緊jin湊cou、更靈敏,而且還無需因更換電池而拆除。納米壓電傳感器也可用於檢測飛機發動機中的機械應力,隻需幾個納米線元件就能監測壓力、處理信息並給機上電腦通報相關數據。無論是在身體中還是在空中,納米設備最終將遍布我們周圍的世界。