激光誘導的石墨烯納米發電機
從運動中獲取能量的可穿戴設備並不是一個新想法，但是萊斯大學製造的一種材料可能會使它們更實用。
化學家James Tour的萊斯實驗室已經將激光誘導石墨烯（LIG）應用於小型、無金屬的發電設備中。就像在頭髮上摩擦起電一樣，將LIG複合材料與其他表面接觸會產生靜電，這些靜電可用於為設備供電。
靜電的產生是基於摩擦起電效應，摩擦起電效應利用材料的接觸聚集電荷。當材料放在一起隨後分離開，表面電荷就會累積起來，這些表面電荷能夠導通併產生能量。
Tour說：「這可能是一種給小型設備充電的方法，只需在行走過程中使用腳後跟撞擊或者在軀幹上擺動手臂的多餘能量。」
該項目在美國化學學會期刊《ACSNano》（「Laser-Induced Graphene Triboelectric Nanogenerators」）中有詳細介紹。
實驗室視頻顯示，反覆敲擊摺疊的摩擦發電機產生的能量足以驅動一系列相連的發光二極體。該試驗表明，基於激光誘導石墨烯的發電機如何為人體運動的可穿戴感測器和電子設備供電。（視頻：Tour的研究團隊/萊斯大學）
LIG是一種石墨烯泡沫，在化學物在聚合物或其他材料的表面被激光加熱時產生，只留下相互連接的二維碳薄片。該實驗室首先在普通聚醯亞胺上製備LIG，但將該技術擴展到了植物、食品、處理過的紙張和木材。
實驗室將聚醯亞胺、軟木和其他材料製成了LIG電極，以觀察它們產生的能量和抵抗磨損的能力。他們從摩擦電序列兩端的材料中得到了最好的結果，這量化了他們通過接觸起電產生靜電荷的能力。
電子顯微鏡圖像顯示了萊斯大學製造的用作摩擦電納米發電機的激光誘導石墨烯和聚醯亞胺複合材料的橫截面。這些裝置能夠將運動轉化為能量，然後儲存起來供日後使用。（圖片來源：Tour的研究團隊/萊斯大學）
在摺疊結構中，在摩擦負極性聚醯亞胺上製備的LIG表面被噴塗聚氨酯保護膜，這可以作為摩擦正極性材料。當電極結合在一起時，電子從聚氨酯轉移到聚醯亞胺上。隨後的接觸和分離驅動電荷，這些電荷可以通過外部電路存儲，以重新平衡積聚的靜電荷。摺疊的LIG產生約1千伏電壓，並在5000次彎曲循環後仍然保持穩定。
最好的配置是由聚醯亞胺-LIG複合材料和鋁製成的電極，產生的電壓超過3.5千伏，峰值功率超過8毫瓦。
這篇論文的第一作者、萊斯大學博士後研究員Michael Stanford說：「嵌入觸發器中的納米發電機在行走1公里後能夠在電容器上存儲0.22毫焦耳的電能。這種能量存儲速率足以為可穿戴感測器和電子設備提供動力。」
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