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可擷取雨水、風、人體運動的布質摩擦奈米發電機Waterproof-Fabric-based Multifunctional Triboelectric Nanogenerator for Universally Harvesting Energy from Rains, Wind, Human Motions as Self-Powered Sensors

期刊名稱 Advanced Science
發表年份,卷數,起迄頁數 2019, Adv. Sci. 2019, 1801883
作者 Ying-Chih Lai,* Yung-Chi Hsiao, Hsing-Mei Wu, and Zhong Lin Wang*
DOI: 10.1002/advs.201801883

 台灣屬於海島型氣候,充斥著風吹、雨水等豐富的大自然資源,但卻尚未存在可以有效利用這些綠色能源的技術!傳統發電機不僅造價昂貴、笨重且體積龐大,能有效利用的能量也受到極大限制。因為要推動巨大的發電機扇葉需要十分龐大的力,而一般天候條件卻無法輕易滿足該需求。因此,這類發電機通常都受到區域性,以及地方氣候的限制,使得這些豐沛的大自然資源無法被有效利用。
  除此之外,布料隨處可見,且被製成各種具有不同功能的產品,如:宣傳用的旗幟、遮風擋雨的雨衣,以及提供保護功能的衣物。它們頻繁接觸風吹、雨打,以及人體運動等多種機械能。如果有一種技術,可以使得這些布料有能力擷取這些豐富的能量,並轉換成可使用的電能,那將能有效提升綠色能源的發電量。
    以此做為發想,中興大學材料工程與科學系賴盈至教授所帶領的團隊-先進元件實驗室,以「可擷取風吹、雨打,及人體運動機械能的摩擦奈米防水發電布料」,榮登國際期刊Advanced Science (DOI:10.1002/advs.201801883,影響因子:12)。
團隊成員包含蕭勇麒、吳幸玫,藉由元件的材料選擇,以及結構設計,成功開發出可利用自然的靜電產生電能的摩擦奈米發電布料。該布料可以擷取大自然常見,卻無法被有效利用的微弱機械能,如:風吹、雨水拍打(圖1.),以及人體運動(圖2.)等,轉換成有用的電能。它可以製成生活常見的旗幟、雨傘、雨衣、遮雨棚,以及衣物。達成無時無刻、隨時隨地都能發電的目標。
更進一步,透過機械能轉換電能的特性,成功開發出不需電源供給的自驅動感測器,利用手指按壓產生的電訊號即可操控手機、電腦等裝置(圖3.)。為日後智慧衣物的發展打開了一道新大門。
在未來,也有機會研發出利用人體運動替穿戴電子充電,配合無須供電即可