科學家制造出了柔軟的發(fā)電橡膠，在彎折時它能夠把高達80%的機械能轉(zhuǎn)化成電能。除了做鞋墊之外，它還可以做成服裝的配件、日常用品，甚至可以成為植入體內(nèi)的電源

　　“這看起來是一只鞋，實際上它是個充電器。”如果《國產(chǎn)凌凌漆》現(xiàn)在重拍的話，也許會有這句臺詞。當年周星馳那只可以做電吹風的鞋已經(jīng)落伍了——它居然還要用電池！

　　現(xiàn)在，科學家已經(jīng)制造出了可以織在衣服中、安裝在鞋墊里的發(fā)電裝置，也許過幾年，從鞋跟里拉出一根電線來為手機充電也不會那么可笑了。隨著納米技術和材料科學的發(fā)展，人們很快就可以隨時隨地為隨身設備充電了。

　　早在2008年初，喬治亞理工大學王中林教授的團隊就制造出了能夠發(fā)電的衣料，在最佳情況下，每平方米的這種衣料可以提供80毫瓦的電力。在電子顯微鏡下，我們會看到每一組發(fā)電材料的結構都像是兩個卷發(fā)筒，上面長滿了氧化鋅纖維。當這些衣料折疊、抖動，甚至只是輕微變形，兩個滾筒就會相互擠壓，產(chǎn)生電流，并通過鍍金的纖維傳遞出來。

　　這種發(fā)電裝置的原理是壓電效應，和煤氣灶電打火器或者一次性打火機一樣。1880年，皮埃爾•居里和他的兄弟發(fā)現(xiàn)了某些晶體能夠?qū)C械能和電能相互轉(zhuǎn)換。現(xiàn)在我們的生活中已經(jīng)充滿了大量的壓電材料——從石英表到手機中的小零件，從太空到深海。

　　壓電材料是一大類材料的統(tǒng)稱，它們的共同點是電荷中心并不在晶格內(nèi)的同一個位置。雖然整體表現(xiàn)出電中性，但是當形狀有哪怕極輕微的改變，電荷分布馬上變得不平衡，宏觀表現(xiàn)就是產(chǎn)生了電流。現(xiàn)在使用最廣泛的壓電材料是鋯鈦酸鉛(PZT)，人們通常將這種原料粉碎，然后燒結成壓電陶瓷來使用。2002年，新加坡國立大學和國防機構已經(jīng)開始嘗試把這樣的壓電材料裝在鞋里，收集人體浪費的能量進行發(fā)電。然而這項研究一直沒有太大的進展：為了保持壓電材料不被折斷，它必須有足夠的厚度，因此這種發(fā)電鞋穿起來不夠舒服。

　　普林斯頓大學的機械工程學教授邁克爾•麥卡爾平最近解決了這個問題。他的團隊使用制造集成電路的蝕刻法，把厚度只有10微米的PZT薄片封裝在硅橡膠中。現(xiàn)在他們制造出了柔軟的發(fā)電橡膠，在彎折時它能夠把高達80%的機械能轉(zhuǎn)化成電能，是原來同類產(chǎn)品的4倍。

　　這是一個創(chuàng)舉。PZT的燒結溫度高達1200度左右，沒有辦法直接和硅橡膠結合。麥卡爾平用了兩個步驟來解決這個問題：在氧化鎂基板上刻出極細的溝槽，讓PZT原料在其中燒結成晶體；然后覆上一層硅橡膠薄片，接好電路，再將氧化鎂基板溶解掉。PZT含鉛，直接接觸生物體時會造成危害，因此還需要再蓋上一層硅橡膠，將其徹底包裹起來。制作出的成品看起來像是細細的柵欄——1厘米有100條以上的PZT晶體，每條晶體只有0.01毫米寬。下一步，他們打算制造面積更大的產(chǎn)品，最終目標是將之變?yōu)榭梢噪S身攜帶、隨時發(fā)電的發(fā)電機。

　　這種發(fā)電橡膠可能有很多用途。除了做鞋墊之外，它還可以做成服裝的配件、日常用品，甚至可以成為植入體內(nèi)的電源，因為硅橡膠有很好的生物相容性。在麥卡爾平的設想中，這種只要一點點變形就可以發(fā)電的裝置可以利用人呼吸時肺部的變形來發(fā)電，只要將其植入體內(nèi)，比方說緊貼著肋骨，它就可以給諸如心臟起搏器這樣的小設備提供電力。

　　現(xiàn)在研究人員還沒有開展動物實驗來檢測這種發(fā)電機的生物安全性，但是已經(jīng)有了將其安裝在鞋上的計劃。如果它發(fā)出的電力能夠給手機或者iPod充電，就已經(jīng)可以算得上是非常有價值的產(chǎn)品了。隨著電子設備能耗越來越低、我們對隨身設備的依賴越來越強，這種柔軟的發(fā)電機也許能夠給我們帶來更多的自由。