爱华网触摸感应的纳米发电机薄膜能为触摸屏供电。 触屏计算机风靡全球，出现在数不清的智能手机、笔记本电脑和平板电脑中。 折弯机测试：这台机器正在测试单原子层石墨的电气特性。韩国的研究人员将这些可伸缩的电极和薄膜纳米发电机结合，制造能收集能量的屏幕。 来源：《先进材料》 韩国三星和成均馆大学的研究人员找到了一种将用户点击导致触摸屏弯曲产生的能量收集起来的方法。研究人员将柔韧透明的电极与能量捕捉材料相结合，制造出能为便携式电子产品提供辅助电力的薄膜。利用卷对卷印刷（roll-to-roll）程序，这种薄膜可以大面积打印，但是距离推向市场至少还有五年的时间。 这种屏幕利用了压电效应——在受到机械压力时，某些材料会产生电势。材料科学家正在研发使用纳米级压电元件的设备，以捕捉机械能量，如脚步引起的振动。但是这个领域还很不成熟，仍然面临着重大挑战。单根压电纳米线的输出功率很小（约为一皮瓦，即百亿分之一瓦），因此，收集大量的电力需要将许多线整合成一个阵列；材料学家仍然在实验怎样设计这些屏幕以制造更大的设备。 三星的试验设备将压电纳米棒夹在柔韧塑料薄膜表面覆盖的高传导性单元子层石墨电极之间。该团队的目标是用能自我供电的韧性触摸传感器代替目前用在触摸屏表面的坚硬、耗电的电极和传感器。最终，这种装置或许能产生足够的电力帮助显示屏和其他部分运行。例如，卷起这样的显示屏，就可以帮助电池充电。 “纳米发电机的柔韧性和可卷曲性为我们提供了独特的应用领域，如未来的可折叠、可伸缩、可穿着的电子系统的无线电力来源，” 成均馆大学的材料科学和工程教授金相宇（Sang-Woo Kim）说。金和三星尖端技术研究所的研究员崔在荣（Jae-Young Choi）领导了这项研究。 该团队先前将纳米发电机装在了氧化铟锡电极上。这种透明的导电材料被用于制作如今的显示屏电极，然而它是不可弯曲的。 为了制造新的纳米发电机，研究者们首先利用化学气相沉积技术在硅基质上生成单元子层石墨——只有一个原子厚度的碳材料，导电性高、透明、有弹性。然后，通过该团队去年研发的蚀刻程序，单原子层石墨与硅基质分离，被从该表面滚过的塑料薄膜带走。接下来，将石墨-塑料基质浸在含有锌试剂的化学浴中加热，在表面形成一层紧密的氧化锌纳米棒。最后再盖上另一层附于塑料上的单原子层石墨。
4月发表于《先进材料》（Advanced Materials）上的一篇文章中，三星的研究人员描述了几个用这种方法制造的小型原型设备。按压屏幕引起纳米线中局部的电势变化，可用来判断例如手指的位置，就像传统的触摸屏一样。每平方厘米材料能产生约20毫微瓦（十亿分之一瓦特）的电力。金表示该团队随后制造了更强大的约200平方厘米的设备。每平方厘米能产生约1微瓦的电力。金表示，这对一个自供电的触摸传感器来说足够了，而且“这表示在不远的将来，我们就能完全抛开电池之类的所有额外电源，实现韧性便携设备的自供电。” “将这一切整合在一个可折叠的、大尺度的设备上，真的令人印象深刻，” 普林斯顿大学的机械工程教授迈克尔·麦卡尔平（Michael McAlpine）说。他指出，氧化锌纳米电线作为压电感应材料和纳米级电源的潜力之前已经由乔治亚理工学院的材料科学家王中林证明了。但是将这些材料整合在大面积的韧性透明电极上开拓了新的应用，麦卡尔平说。 根据金的说法，制造纳米发电机使用的方法适用于大规模工业生产。他的团队正致力于增加薄膜的输出功率——主要障碍在于电极的质量。其中一个方法是通过消除单原子层石墨结构上的缝隙改善纳米电线和电极之间的连接。韩国的团队也在通过掺杂程序往材料中加入少量杂质，以改善其导电性。 本文为美国Technology Review授权文章，未经书面许可，严禁转载使用。
