摩擦一下，“電”起來！

史峰

電燈、電扇、電飯鍋、電視、電腦、電冰箱……我們的生活，似乎一刻也離不開電。那么，電是從哪里來的？

這個問題好簡單：火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核電廠送來的唄！

其實，除了火電、水電、核電之外，還有一種最原始、最自然的發(fā)電方式，那就是摩擦生電。

小時候上科學課時，老師都會給大家演示摩擦生電的實驗：用絲綢摩擦玻璃棒，然后玻璃棒上就會產(chǎn)生靜電并吸附小紙片——雖然憑借肉眼我們看不到靜電，但被吸上來的小紙片就是靜電存在的證據(jù)。

靜電為何不可用

一摩擦就來電，這種簡單的發(fā)電方法其實古人很早就發(fā)現(xiàn)了。早在公元前6世紀，希臘哲學家泰勒斯就發(fā)現(xiàn)并記載了摩擦過的琥珀能吸引輕小物體。我國東漢時期，王充在《論衡》一書中提到“頓牟掇芥”，指出摩擦琥珀能吸引芥子、干草等微小屑末。

但問題來了：一摩擦就生電，電這么容易獲得，為何咱們不用這種方式來發(fā)電，還要費力氣去建各種各樣的發(fā)電站？

其實，發(fā)電并非這么簡單，要知道發(fā)電站輸出的是電流，電流“流過”燈泡時，燈泡才會被點亮。而摩擦生出的電是“靜電”，通常靜電是不流動的，因而無法產(chǎn)生電流，所以就算燈泡上“沾滿”靜電，也無法點亮。只有讓靜電“流動”起來，才有可能點亮燈泡。

那么，有沒有一種辦法能讓靜電產(chǎn)生電流？

當然有！給靜電一個導電線路，它就能流動起來，產(chǎn)生電流。比如你身上有靜電時，用手指一碰金屬物體，啪，你就會被電到——這就是因為身上的靜電順著金屬物體流動，產(chǎn)生了電流，讓人觸電了。

當然，自然界中即便是聚積起來的靜電產(chǎn)生了電流，也很難用它來點亮燈泡。因為燈泡要亮起來的話，需要持續(xù)不斷的電流，自然狀態(tài)下靜電只能產(chǎn)生瞬間電流，無法產(chǎn)生持續(xù)的電流。這和你手指快速掠過火焰，火焰卻燒不痛你的道理有點兒類似，手指只是瞬間接觸火焰嘛。

總而言之，摩擦是可以生電的，但生的是靜電，且靜電不產(chǎn)生或只產(chǎn)生瞬間電流，所以目前靜電還不能當作電源使用。

摩擦發(fā)電機問世了

那么，有沒有辦法讓靜電持續(xù)產(chǎn)生電流？

原來沒有，現(xiàn)在有了——中國科學院納米能源與系統(tǒng)所首席科學家、佐治亞理工學院院士、董事教授王中林帶領(lǐng)的團隊，已經(jīng)研發(fā)出一種摩擦納米發(fā)電機，可以持續(xù)摩擦生電并為小型電子設(shè)備供電。

這種摩擦發(fā)電機與此前的其他發(fā)電機完全不同：它沒有轉(zhuǎn)子和磁鐵，僅用兩塊摩擦材料貼合在一起，讓它們通過相互持續(xù)摩擦產(chǎn)生源源不斷的靜電并轉(zhuǎn)化成電流。

要讓摩擦發(fā)電機持續(xù)摩擦，那就需要持續(xù)動力是吧！所以，科學家把摩擦發(fā)電機放進鞋子里，當人穿著鞋子走路時，發(fā)電機的兩塊摩擦板就會被帶動著相互摩擦，只要人不斷地走動起來，那么發(fā)電機就會不斷地產(chǎn)生靜電，繼而輸出電流，這些電流可以點亮80個LED小燈泡，看起來完全是“燈火通明”的樣子。

不過，摩擦發(fā)電機放在鞋子里，雖然可以讓“腳下生輝”，但磨損速度極快，很短的時間內(nèi)它就磨壞了——摩擦發(fā)電機，點亮的是燈泡，磨壞的卻是鞋子，硬件技術(shù)不怎么成熟吶！

于是，科學家又進一步研發(fā)出升級版耐磨摩擦發(fā)電機：將兩塊摩擦材料做成波浪接觸面疊放在一起，這種疊放方式不需要兩塊材料大摩擦，只需要相互之間輕輕擠壓就有很好的發(fā)電效果。另外，摩擦材料也改成了比原來的硬質(zhì)材料耐磨數(shù)百倍的柔性納米材料。這樣，“柔性摩擦發(fā)電機”就誕生了。把它放進鞋子里，你盡管走，鞋子磨壞了，它也磨不壞。

真正的“全綠色電”

前面說了，咱們有水電、火電、核電，這么多的供電方式，干嘛非去弄個裝在鞋子里的摩擦發(fā)電機——無厘頭的小玩意兒，一點都不實用，完全是科學家的自娛自樂！

如果這么想，那你就錯了。

雖然，現(xiàn)在摩擦發(fā)電機只能點亮LED燈，既不能用來看電視，也不能給空調(diào)供電，電力微小，沒有什么實用價值?？墒?，摩擦發(fā)電機透露出的發(fā)電新思路卻不容小覷，它能為人類提供“全綠色電”，將成為真正的新能源機器。

說到“全綠色電”，咱們不得不說說“黑色電”。

“黑色電”，就是以犧牲環(huán)境為代價而提供的電力。比如，火電站天天燒煤發(fā)電，電是發(fā)出來了，但空氣卻污染了。再比如，水電站需要壘壩截江，電是發(fā)出來了，但江河的自然涇流方式被改變了，對環(huán)境也會產(chǎn)生危害。相比這兩種發(fā)電方式，核電算是清潔能源，但核泄漏的風險目前人類仍無法完全掌控，所以核電也是潛在的“黑色電”。

那么，為什么說摩擦電是“全綠色電”呢？關(guān)鍵是發(fā)電方式簡單，摩摩擦擦就行了，不燒煤、不建壩，也不需要核反應(yīng)堆，不污染環(huán)境，完全“綠色”——而且現(xiàn)在不用再把摩擦發(fā)電機做好放在鞋子里了，發(fā)電機直接可以做成鞋子，穿鞋走路，電就來了。

噢，既然摩擦發(fā)電機能做成鞋子，做成衣服行不行？當然沒問題，穿一件摩擦材料做成的發(fā)電服，穿多長時間就能發(fā)多長時間的電，這電是穿衣服穿出來的，“綠”極了！

讓一切會動的物體變成電源

將摩擦發(fā)電機穿身上發(fā)電，似乎還不夠酷？沒關(guān)系，我們還可以把柔性摩擦發(fā)電套套在任何可移動物體的表面，讓物體在移動時通過摩擦來發(fā)電。

這真是又酷又神奇——把柔性摩擦發(fā)電套套在樹上，隨樹枝搖動就能發(fā)電，這樣，每一棵樹都變成了一個可自供電的路燈；把發(fā)電機套在寵物身上，寵物就成了電源，你的愛狗就能分分鐘給你的手機充電了；把摩擦發(fā)電機做在足球表面，這樣，足球就變成了一只電力球，既可當球踢，又能無線上網(wǎng)并充當現(xiàn)場直播記者……總之，柔性摩擦發(fā)電機可以讓一切會動的物體變成電源，積少成多，電力十足不是夢。

那么，除了這些零零散散的供電以外，柔性摩擦發(fā)電機能不能整體性地提供足夠的電力呢？辦法也是有的：只要用一塊非常大的柔性摩擦材料做成摩擦發(fā)電機，然后把它放進海洋中，讓海水成為發(fā)電機的一個“電極”，或者說，讓摩擦材料與海水摩擦生電。

這可真是一個大膽而神奇的解決方案，要知道，海洋覆蓋了地球70.8%的表面，全球約44%的人口都居住在距海岸線150千米的范圍內(nèi)。只要摩擦發(fā)電機足夠大，理論上整個大海都可以用來發(fā)電——這樣，大海就變成了世界上最大的發(fā)電機——海風輕輕吹，海浪輕輕搖，源源不斷地向人們提供電力，這真是夢幻般的綠色新科技??！

更棒的是，這一夢幻科技的實現(xiàn)指日可待：由于柔性摩擦發(fā)電技術(shù)中所采用的部件成本很低，且用量極少，研發(fā)團隊負責人王中林院士認為，未來三到五年，這一技術(shù)就能進行大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣，走進人們的日常生活。