只要能动，就能发电

如果《毕业生》现在重拍的话，也许那句著名的台词需要做些改动。麦奎尔先生给本杰明的建议不应该再是“塑料”而是“能源”，具体的话，也许就是“电能”。世界对这种方便存储和运输的能量的需求越来越大，人们正在尝试从所有可能的地方都榨取出电能。最近，乔治亚理工学院王中林教授完成的一项新成果，也许可以让人类获取更多的电能—从我们自己身上。

2010年4月，王中林教授和他的团队成功地在小鼠膈膜肌肉上安装了一个只有5毫米长、2毫米宽的小装置，在小鼠呼吸时产生电能。这是可以终身工作的微型发电机，只要小鼠还活着，就会源源不断地发电。

将发电装置植入体内的思路并不罕见，无论是《钢铁侠》中的核能发电还是现实中的震动发电机。英国南开普敦大学的斯蒂夫·毕比在2008年制造出了将震动转换为电能的发电机，试图不仅将其用在那些无法轻易更换电池的工业场合，更可以借用心跳的震动，供给植入体内的医疗器械。然而，王中林的新型装置，原理却与众不同。

从2006年开始，王中林教授就开始尝试使用纳米技术和压电技术结合，以制造能够发电的微型发电机。这开创了被称为“纳米压电电子学”的新领域，并且在几年间获得了大量关注。它的基本思路，是收集大量纳米级压电材料在形变中释放的电能。

皮埃尔·居里和他的兄弟在1880年时，发现了某些晶体具有压电效应，在它们形状改变时会产生电流，而有电流通过时则会产生形变。我们最常见的压电材料出现在一次性打火机上，但实际上从海底到太空都能够找到包含压电材料的零件。2002年新加坡国立大学尝试将压电材料装在鞋里，收集人体浪费的能量来发电，但是因为压电材料太硬没有太大的进展；普林斯顿大学的迈克尔·麦卡尔平最近将压电晶体制成宽度不到0.01毫米的细条，并且把它们封装在柔软的硅胶中，希望能够做成鞋垫或者是紧贴肺部的发电机。

而王中林教授把眼光放在了更小的压电材料上。使用纳米氧化锌纤维，他的团队在2006年制造出了世界上最小的发电机，当拨动这些直径只有千万分之一米的小氧化锌纤维时，就会产生电流。三年后，发电机问世。在经过数十万倍放大之后，他们的工作成果看起来像是两根纠缠在一起的长棒，上面长满了密密麻麻的氧化锌纤维，其中一个上面还镀满了金，看起来就像是两只卷发筒被拧在一起。当这两个“卷发筒”相互挤压时，氧化锌纤维上的电荷将会转移到镀金的卷筒上，然后被电线导出。“只要能动，就能发电”，王中林教授在自己的研究简历上，简明地概括了这一发现。

他们给大鼠穿上这种发电材料制成的马甲，收集到了运动产生的电能。在理想情况下，每平方米衣料能够产生80毫瓦的电能。这一开创性的发现被英国《物理世界》评为当年最令人振奋的科技进展之一，虽然离实用的目标还有很远。

随后，王教授又制造出了效率更高的纳米发电装置，不再使用氧化锌纤维相互挤压，而是将一块白金薄片与垂直生长的氧化锌纤维接触，白金薄片的表面被制作成类似锯齿的结构，以尽可能获得更多的电能。就像是使用刷子刷地板那样，每次有相对移动，氧化锌纤维都会弯曲而发电。现在，在频率为41千赫兹的超声波作用下，分布在2平方毫米面积的氧化铝基片上的500根纳米线的阵列，已经可以输出1纳安的连续电流，并且可以持续相当长的时间而不产生衰减。通过多组发电材料的串联，在仅仅0.19％的慢性形变下，输出电压已经可以达到接近传统干电池的程度：1.26伏电压。

现在，他们将这种发电材料植入小鼠体内，尝试通过生物运动发电。虽然目前能够产生的电量只有几微安培，但是电量将会随着植入更多的发电设备而成比例地增加。当这种发电材料效率获得进一步提升之后，心脏起搏器、植入式血糖仪之类的设备都可以利用它的电能工作。

手机发明者Martin Cooper认为，也许在20年之内，手机就可以植入体内，并且通过体内电源供电。在纳米发电机的帮助下，也许这会成为现实。其他的一些体内发电方式也正在研究当中，例如最近法国科学家在小鼠体内成功地植入葡萄糖燃料电池，利用生物体内的酶氧化葡萄糖而发电。相比王中林的纳米发电机，这种燃料电池还处在比较初级的研究阶段，但是也能为人们如何利用自身的能量发电提供些可行的思路。

显而易见，除了植入体内之外，这类发电装置还有更多的用途。例如将其制成服装，我们也许就不再需要携带充电器才能出差；而随着物联网而来的诸多传感器和网络设备，也许就可以找到新的供电方式。“你可以在房间里安装成百上千个看不见的感应器来检测烟雾、漏水、有毒气体泄漏甚至入室抢劫，”王中林说，“你无需给它们充电、插上线板或更换电池。”

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