你是否曾经在物理课上接触到压电效应，并想过:“如果压电晶体在受到振动时产生电压，我们能否利用这种电压为我们的电子设备供电?”这是一个非常有趣的事后想法。塞贝克效应产生的电压呢?
我们的环境中有很多自然发生的温度梯度，比如我们身体之间的温度梯度，我们使用的引擎，甚至我们的小工具和环境温度之间的温度梯度。看着所有的能量从这些潜在的来源耗散到空无一物会感觉很浪费。
显然，这样的电源只会产生足够的能量给一只蚂蚁的手机。但最近材料科学的发展以及现代电子器件功耗的改进重新引起了人们的兴趣。因此，在2006年，第一个纳米发电机出现了，它通过垂直生长的氧化锌纳米线的压电和半导体特性来获取能量。
纳米发电机，为什么不是微型发电机?
我只是在开玩笑。这个问题的答案应该是微不足道的，这个术语的定义也应该是微不足道的(顺便说一下，微代是一个问题)。纳米发电机(NGs)是从环境中为纳米系统收集能量的发电机。随着新发现和创新的出现，这个范围已经扩展到更大的系统。
一般来说，纳米发电机可以从三种已知的环境来源获取能量:摩擦(摩擦电，这是目前研究最活跃的领域)，振动和振动(压电)，以及温度梯度(热电/热电)。我说有三种已知的辐射源，以防将来我们找到可能的辐射源(也许是宇宙/背景辐射，或者是通过微型天线产生的烦人的电磁干扰)。
然而，当环境改变时(源停止移动或两边的温度达到平衡)，从单一的源进行提取也会很麻烦。为了解决这个问题，ng必须利用多个来源。这些ng现在是混合电池，可以由染料敏化太阳能电池和压电纳米发电机串联组成。
存储呢?除了传统的全波桥式整流器，它需要一个浪费的两步转换过程(机械到电气和电气到化学)，一个更有效的方法将是使用一个自充电电池(减少到机械到化学过程)。在二极管上没有液滴的情况下，自充电电池将向存储单元提供更多的电力。我看到的唯一限制是电池总是带电的(你不能放置一个开关来切断充电路径)。还是我忘了另一个选择?
让纳米发电机无处不在!
天然气看起来是可再生能源的下一个大项目。但为什么我们在Galaxy tab、iphone或至少是电子表上看不到它们呢?这可能是以下几个原因之一:制造它们仍然太不经济;大量生产这种材料的技术仍然没有;许多人仍然不愿意投资这类企业;这项技术太“新”了，而且仍在吸引公众关注;对于大多数移动设备来说，总体的功率密度是不够的;等等。不过，我个人可以证明后面的一些原因。
在特定的化合物上很难产生特定的纳米结构。它们需要在独特的条件下进行严格的化学处理，这些条件可能过于陌生，一些制造公司无法迅速适应。这影响了批量生产的障碍。然而，最近我看到一些期刊的标题和摘要承诺在这些领域有所改进。只要简单地搜索一下纳米发电机的效率，就一定会找到一些。
目前，ng甚至混合电池的容量都太小了，除非你想在口袋里装上一大堆东西。NGs的最高评级与我们现代设备的要求相差甚远。我曾为某些手机和标签设计过特殊的低功耗充电应用程序，它们要求在4.2 V及以上的输入电压下，充电电流在300至400mA左右。根据这些数据，它们甚至不足以支持电池的涓流充电或充电站充电。不必如此悲观，ng在传感器中确实有一席之地(毕竟它们是为微/纳米系统设计的)。一个受欢迎的兴趣领域涉及到ng与生物传感器和生物电子学的集成。
“喂……喂?”哦，电池没电了。*抖* *抖* * *
尽管存在这些障碍，ng和移动设备的未来并非毫无希望。如果摩尔定律不会停止(有人说到2020年)，那么移动电源的耗电量必然会持续下降。其他低功耗应用也是如此(我猜这取决于你有多有创意)。
2月初，纳米发电机领域的先驱王忠林和他在佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的团队推出了一款智能、自供电、自清洁的键盘。他们设计了一种键盘，当用户按下一个键时，会吸引电子，产生电流。纳米线通过增加表面积来放大这种效应。如果有足够的电流，用户的简单输入动作就足以为整个键盘供电。我发现这是一种巧妙的方法，因为用户的输入模式也可以从当前的波形中提取出来，从而提供了额外的安全特性。
你可能会想到ng和混合电池的其他应用。你还希望看到ng在哪里被使用?
引用:
收获世界的机械能．(无日期)。2015年9月从佐治亚理工学院取回。
这“智能”自洁键盘由你提供动力．(2015年2月17日)。2015年9月，摘自《学生科学:科学与公众社会的资源》。
关键词:摩擦电，纳米发电机，自供电，自供电能源环境。科学。, 2250 - 2282年,2015年。
尹,L。KAIST在纳米发电机的功率效率方面取得了很大的进步(2014年5月15日)。2015年9月，来自EurekAlert:全球科学新闻来源。
张静，朱国强，陈明，张静，王静，高性能摩擦发电机的径向阵列旋转电气化。自然通讯, 2014年1 - 9。
