新型智能玻璃可随天气变色
风和雨可以为下一代智能玻璃供能,这种玻璃可以通过改变颜色来阻隔光与热。
天气可能为下一代智能窗供能。研究人员已经制造出可以从风和降水收集能量的玻璃。该方法为其它由电池、太阳能电池板,甚至是标准电源插座供能的智能窗提供了一种替代性选择。
“这项创新代表了一种新的可再生能源,”来自位于俄亥俄州克利夫兰的凯斯西储大学的纳米材料工程师Liming Dai说道,虽然他并没有参与这项研究。
智能玻璃已经存在了几十年,其机理是通过改变其属性来阻挡光或热。常见的例子包括眩光战斗后视镜、车窗镜和那些改变颜色来节能和保护隐私的窗户。但许多智能玻璃价格昂贵,人们仍在寻找环保的方式为窗户供能。电池和插电式插座都没有表面上看起来那么“绿色”,而嵌入式的太阳能电池板则会将玻璃的片段变得模糊 。
新玻璃采用两种材料触摸后会产生静电。当被激活时,在两层玻璃之中的发电机会创建一个电流,会将透明的窗变为蓝色的暗色调。
发电机的最外层从雨水中收集静电能量。当雨滴从云端滴落,水和空气之间的接触在液滴内部产生正电荷。液滴撞击玻璃,而玻璃涂覆有称硅树脂材料聚二甲基硅氧烷这种带负电荷的材料制成纳米级金字塔,从而产生电流。
纳米发电机的第二层位于风产生第一和收获的能量的正下方。这层由两片带电且透明的塑料组成,并由纳米级的弹簧线圈隔开。当风推打窗时,弹簧压缩并形成电流,带电的塑料板相互靠近。
实验中,玻璃产生高达每平方米130毫瓦的能量,足够为一个心脏起搏器或智能电话的玻璃供能,该团队在上月的ACS Nano上报导到。此输出功率可适合许多应用,例如作为电源为家庭或办公室电子产品,来自亚特兰大佐治亚理工学院的纳米科学家的王中林说到,他同时也是该技术的合作开发者。自从他们2012年的第一个项目,一个通过脚步为人行道光照供能的项目,他和他的同事们一直致力于开发各种发电机,从自清洁键盘到用于安全系统的传感器。
但王中林和他的同事,在智能玻璃具备商用条件之前仍有很多工作要做 。现在,该玻璃无法存储其产生的能量。为了解决这个问题,Dai说,透明超级电容器可被镶入玻璃而不降低其可视性。
目前,该团队希望提高纳米发电机的效率。这些微发电机可以实现60%的机械能转换效率 。 “输出功率是永恒的目标,” 王中林说,“免费的能源包围着我们,如果你加以利用,那么任何事情都有可能发生。”
新材料在线编译整理——翻译:Gary
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