爱华网柔性太阳能电池和低能耗照明设备的结合，可为偏僻地区提供一种照明的新途径。 如果你住在一个偏远地区，电力供应可能是一个难题。或许连接电网太贵，因而你只得依靠发电机和蓄电池，可即便是这样，这些设备也必须连接到电源上。不过，美国马萨诸塞州波士顿的Kennedy&Violich建筑公司，可能找到了解决的办法。在与亚利桑那州的GlobalSolarEnergy公司的合作下，Kennedy&Violich建筑公司开发出一种廉价、实用、便携的方法，可在白天捕捉太阳射线而在夜间将其释放作为所需的实用光源。 该项目被称为“便携式光源”，集太阳能电池和附着在织物表面的发光二级管于一体，用这种织物可做成口袋，因此可在日照期间随身携带。在阳光下，太阳能电池产生的电能，可储存在缝在织物里的蓄电池中，蓄电池夜间可为同样缝进织物的发光二极管供电。 太阳能电池由一种称为二硒化铜铟镓的材料制成，这是GlobalSolarEnergy公司独有的材料。二硒化铜铟镓，不像通常用来制造太阳能电池的硅那样善于捕捉阳光，但是它更为柔软，也更容易控制。最为关键的是，只需在一种材料，比如一张塑料板上，涂上一层薄薄的二硒化铜铟镓就可制造一块柔软耐用的太阳能电池。 存储太阳能电池产生的电能，需要同样缝在织物里的小型蓄电池和塑料涂敷接线器。那种可充电锂离子电池，按单位重量比其他类型的电池能储存更多电能，而且在长时间不用的情况下，也不会太快失去电荷。
随后，给相距数毫米的数以百计发光二极管供电的这些蓄电池，也将被缝进织物，并且放置在太阳能电池缝合处的背面。以前，这种二极管既昂贵，而且亮度也不高，但是在过去几年里，它们已有很大改进，如今已被用在主流照明中(意大利一城镇，最近将其街道照明设施全部换为这种二极管)。发光二极管非常适合提供便携式照明，因为它们坚固耐用，并且重量相对较轻。与传统灯泡相比，它们不会发热到难以碰触的程度。 迄今为止项目进展一直不错，但还是有进一步改良的空间。当我们提着包走动时，包的一面处于阴影中，而另一面则暴晒在阳光下。因此，工程师们想出了一个方法，把太阳能引向最需要的地方。为做到这一点，它们将传感器和开关也缝进织物。这将确保来自一个完全发亮的光电池能源，传送给未达到可存储极限的蓄电池。 按这一思路，工程师们设计了一个装置，在阳光充足的条件下它可在三小时内储存足够的电能，供给发光二极管发光达十小时之久。与传统光源不同，该织物可展开，为整个房间提供背景照明，或卷起来产生较集中的光亮。而且，多片连接在一起还可照亮一个很大的会议室，也可为手机一类的设备充电。 这项技术的首批受益者是Huichol人，这是一群居住在墨西哥SierraMadre山区的印第安人。如果一切顺利Kennedy&Violich建筑公司希望，将这个发明出售给非洲和澳大利亚的农村社区，每个产品售价50美元，低于Huichol人每年花在蜡烛和手电筒电池上的平均费用。 太阳能气球发电 在缺乏建立传统发电系统所需的土地和基础设施的地区，漂浮在高空中的巨型太阳能气球，可提供一种相对低廉的供电方式。 目前，世界各国都正竞相寻找再生能源来代替矿物燃料，企业家们也争相在清洁能源市场分享这杯羹，分析家称，2007年该市场的规模接近1500亿美元。爱迪生国际公司(EdisonInternational)的南加州爱迪生公司的公用事业部，已宣布计划建立美国最大的足以为16.2万户家庭供电的250兆瓦光电太阳能系统。 由于地球上许多日照充足的地方均位于海洋或沙漠之中，以色列工程技术学院(TechnionInstituteofTechnology)一个研发小组设计的太阳能气球，就可以在这些偏远地区派上用场。 太阳能气球的创意者皮尼·居尔费尔(PiniGurfil)表示：“我们的想法是要充分利用高度，这样可以节省土地资源，而且还可以到达难以抵达的地区。”这种填满了氦气、表面贴满薄太阳电池板的气球，盘旋在数百米的高空，通过一根电缆与变频器相连，将电能转换为家庭可用的形式。同时他也表示，大多数情况下，太阳能气球只是一个辅助的措施，而不是主要的电力系统。 居尔费尔表示，完备该系统大约还需一年左右的时间，但用电脑模拟和粗略原型所做的初步研究表明，直径3米的气球功率约为1千瓦，相当于25平方米传统太阳能电池板的功率。这些能量可供一般人使用一台洗衣机或一台烘干机。25平方米传统太阳能电池板，约需花费1万美元，而太阳能气球的目标成本不足4000美元，因为气球只需最低限度的结构支撑，所以这部分成本节省最多。 “太阳能气球不含碳，对环境也没有负面的影响。”居尔费尔说，“氦是自然产生的气体，而且是环保的。太阳能气球系统可以节省占用的土地，并且可以节省地面太阳能系统所需的玻璃、金属等资源。” 然而，太阳能发电供应商们认为，这个想法可能有其使用局限，虽然可以节省屋顶和灌木丛林区的可用空间，然而他们认为最大的单一成本不是土地，而是太阳能电池板，这是应关注的研究重点。英国太阳能公司SolarCentury的首席执行官杰里米·莱格特(JeremyLeggett)认为，“建筑物屋顶上有充足的空间，即使是在阴沉多云的英国，也有足够的空间用于产生数十亿瓦特的电力。另外，在地中海阳光地带，有许多价格低廉的土地可供建设太阳能电厂。” 英国能源研究中心(UKEnergyResearchCentre)常务理事约翰·劳赫德(JohnLoughhead)表示，虽然没有迹象表明太阳能气球系统不能采用，但它实际上只用在少数特殊情况下。“如果地面已被占做其他用途，或者缺乏土地，或者应用在行驶在海中的船舶上时，太阳能气球就能显示出它的优势。”劳赫德说。 居尔费尔表示，这种气球使用的是气象气球所用的耐久材料，里面充满氦气，内部用硅隔绝以减少泄露。气球充完气后，可在空中飘浮一年，并且可以反复使用。气球表面排列的太阳能电池板，厚度约为0.2毫米，直径3米的气球重量约为2.5千克。 居尔费尔称，地面上的太阳能电池板，通常只指向一个方向，受天空太阳位置的影响，可能会被高层建筑遮挡。而气球的球状确保它总能受到太阳的直射。同时他补充，由于运输方便，对基础设施依赖少，可以现场充气，因此，太阳能气球可在因自然灾害造成电力中断的地区当作应急电源。 该研发小组的建筑师约瑟夫·考瑞(JosephCory)表示，最终的气球将运用空气动力设计，以抵消风力的影响，并充分利用阳光。他指出：“我们的远景是以一种特殊方式，制作尽可能多的气球，就像鲜花的枝叶一样，互不遮挡。” 皮筋般的电路 使用可伸展的电路可以开发出许多新的应用，从医疗感应器到视频游戏控制器。 能够像橡皮筋一样拉伸或像气球一样扩充的电子线路，听起来不仅是异想天开，而且不切实际。在某些情况下电路只要稍具弹性就会非常有用，比如医疗植入物和传感器。比利时的研究机构IMEC最近已开始着手这一研究，并研制出一种可以拉长两倍而不断裂的细电线。 IMEC通过将如同蜿蜒河流般的金印制线装入弹性硅树脂薄膜中，研制出可拉伸的电线。那些金线排列得像一个弹簧，当被拉伸的时候，弹簧张开，但电线并不会断裂。但是，为防止断裂，毗邻印制线均以四股排列，等距交叉连接，从而确保无断裂线路。 这些拉伸电路，可采用标准技术制作。为证明这个想法，IMEC制造了一个拉伸式数字手表模型。这块手表里依然包含一些坚硬部件，如同在可拉伸硅树脂材料海洋中的一个坚固岛屿。但该项目领导者简·万弗莱特恩(JanVanfleteren)，希望通过采用IMEC正在研发的一种超薄型芯片封装技术，使未来模型具有完全的柔性。此项工作只是一个称为STELLA(适合大范围应用的可伸展电子器件)的合作项目的一部分，其参与者包括荷兰电子巨头飞利浦公司和法国橡皮膏与绷带生产商Urgo公司。 不过，STELLA也不是对此领域感兴趣的唯一团体。世界上最大的移动电话制造商诺基亚公司，正与剑桥大学的纳米科学中心的史蒂芬尼·拉库(St閜hanieLacour)一起，研制一种可将金薄膜附着在弹性体(弹性聚合物)上使薄膜能够拉伸和弯曲的方法。通常情况下，金薄膜仅在被拉伸到超过其原有长度1%-2%的时候才会断裂。但是拉库博士的拉伸薄膜，包含一排微小的Y型裂纹。当薄膜被拉伸时，Y型裂纹便展开，因而薄膜完好无损。为此，这就可提供一个连接嵌入弹性体中细小硅片的可靠方法。 这种被诺基亚公司称之为“可拉伸电子皮”(stretchableelectronicskin)的东西，最初打算用在触式传感器上。诺基亚公司战略研究主管塔帕尼·瑞南(TapaniRyhanen)建议，这种置入衣内的拉伸式传感器，可用来测量情绪状态。而由弹性电子线路和传感器制作的整体套装，可最终成为视频游戏控制器。 Pepfactants活性洗涤剂 带有活性成分的Pepfactants，将进一步帮助石油工业收集和提取隐藏在岩石角落和裂缝里的石油。 在化学反应方面，各种液体表面存在的张力不同，使其中一些液体不易混合，例如油和水，这时可使用表面活性剂或表面活质来减少其张力。这就是为什么肥皂——这种最古老的人工表面活性剂，从湿衣服和皮肤上去除油质的原因。在很多情况下，能调节表面张力水平是非常有用的，将可以应用在很多需要进行物质分离的领域，尤其是应用于石油工业。 澳大利亚昆士兰大学的安妮特·迪克斯特(AnnetteDexter)和安顿·弥德博格(AntonMiddelberg)已找到一种能进行这种调整的方法，即使用特别设计的表面活性剂Pepfactants，Pepfactants由组成蛋白质块的氨基酸制成。某些氨基酸排斥水，而另一些则排斥油性物质。Pepfactants是螺旋形的分子，归并了21种氨基酸，其中两种氨基酸和一个金属原子(比如锌)链接在一起。螺旋形分子往往链接在一起，形成一面避水而另一面避油的一个薄膜。围绕悬浮在水中的油性物质，它们将自己包裹起来，并保持悬浮状态。 这和所有的表面活性剂产生作用的方式一样。诀窍在于，锌被去除时，螺旋形分子却没有被改变。这是通过添加少量叫作螯合剂的化学品来实现的，螯合剂铲除排挤它们的锌原子或一个酸原子。随着螺旋形分子的展开，薄膜开始碎裂。含油和水成分的混合物再现原先拉紧、分离的关系。这个过程是可逆的，并发生在几秒钟内。 在衣物清洁剂中加入少量的Pepfactants，将对整个混合物赋予转换能力。于是，转换掉在洗涤和漂清过程中产生肥皂泡沫的薄膜，这样清除泡沫需要的水就减少了。Pepfactants是可生物降解的，因而也能用在医药品和化妆品上。 但是，它们的主要用途还是在石油工业方面。即使一口油井已被抽干，相当一部分石油却还隐藏在岩石的角落和裂缝里。一种收集和提取这些石油的方法，就是注入含表面活性剂的水到油井中去，然后产生一种漂浮在井表面的含有大量石油的混合物。尽管这样，这种混合物还是要被分离，并且这种分离过程包含着进一步的化学处理。Pepfactants或许可以使这一过程变得相当容易。 自动修复的机器 有能力自行修复损伤的自愈复合材料有望面市。 动物和机器的差别之一，就是动物身体上的伤口经过时间可以自行修复，而如果机器受损后就必须得等待技术人员来帮助修理。不过，目前英国和美国的两个特别小组正试图发明一种受损时能自我修复的复合材料，这种复合材料将在几分钟内自动修复。 此种自愈复合材料可能需要一段时间才能进入日常使用，但是如果证明它们具备批量生产可行性的话，它们将在一些难以进行定期检查(如风力涡轮机叶片)，或安全性要求很高(如飞机的门和窗架)的重点应用中受到欢迎。 美国伊利诺斯州大学的杰弗瑞·摩尔(JeffreyMoore)博士和他的同事们，正通过加入额外成分到复合材料中，来尽快完成这个项目。像大多数此类材料一样，这些复合材料由嵌在一个塑料基体(一环氧树脂)里的纤维(在此例中为碳纤维)构成。摩尔博士添加的主要额外成分，是少量含有双环戊二烯化学成分的小胶囊。如果复合材料发生破裂，裂纹附近的胶囊就会裂开，并释放出双环戊二烯分子，它们链接在一起形成另一种塑料，并将裂缝弥合，从而修复材料。 实验开始阶段，摩尔博士曾添加钌催化剂，进展非常顺利，但是钌过于昂贵不适宜大规模使用。随后当试着添加各种溶剂，以加快双环戊二烯向即将修复裂纹的移动时，摩尔博士发现，有一种溶剂无需钌催化剂，也能促进这一修复过程，即氯苯，这是一种非常难闻的物质。在此之后，他又发现了一种更好且更合适的替代物。氯苯处理方法只能恢复材料80%的原韧性，而新溶剂则能完全恢复韧性。 布里斯托尔大学航空工程系的安·邦德(IanBond)博士和他的同事们，正采用一种略为不同的方法。在他们的复合材料中，使用的是玻璃纤维而不是碳纤维，并且他们也没有添加胶囊，而是在纤维中加入了愈合分子。这些分子是两种环氧树脂成分，纤维的一半含一种成分，而另一半则含其他成分。材料上的裂缝使纤维破裂，同时释放出一些能起反应并生成更多环氧树脂的成分，从而修复裂缝。该方法的优点是保留了材料基本的“纤维+基体”的结构，而添加胶囊则会改变这种结构，并存在使其弱化的危险。该方法的缺点是胶囊制作比起空心充液纤维容易些，成本也便宜些。 不管采用哪一种方法，另外两个问题是必需要解决的：其一是检验某种成分确实被修复的方法；其二是愈合分子使用后的填补方法。邦德博士认为，一种能标明已愈合“创伤”的方法，是添加一些颜色，这样被修复区就会发展成一块“瘀伤”。补充愈合液供应，也可通过模仿另一种生物学系统，即供给具有其繁衍必要物质的活性组织的毛细血管网络来完成。摩尔博士和邦德博士，均试图从自然界找到这种方法。如果他们的实验成功，未来的机器将具备更长、更健康的使用期。
