摩擦起电会是能量采集的下一个来源吗？

我们为何不持续寻找一种新的能量采集方式？因为它通常是免费的(忽略前期成本)、方便，并解决了许多实际的安装/更换问题。但是在能量达到可以采集之前，电子和负载方面有两个前端问题需要解决：找到可用于采集的一致物理现象，并拥有一个相当有效和可靠的传感器来实际捕获其能量(例如基于压电的振动组件、气流叶片或使用温度梯度的潜水车。)

当然，众所周知的潜在能量来源是太阳辐射，以及温差、声音、振动、气流和移动。还有一种可能的来源的确无所不在，但很难捕获：由于摩擦而产生的静电(它通常以ESD的形式出现，但被认为是“坏事”)。不过，乔治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)进行的一些研究可能会改变这种状况。

根据乔治亚理工学院的新闻稿，包括该校在内的一个团队已经开发出廉价、柔软的聚合物材料。这些聚合物材料非常善于透过摩擦产生电荷，然后保持电荷直到可以将其提取为电流，尽管静电不是一个新的发展，但产生、保持和取出静电却很棘手(想想Leyden jar)。

这张图片显示如何透过摩擦生电，亦即利用滑动两种材料，且在他们之间产生间隙，从而产生电能。(图片来源：Inertia Films)

这当然很有趣，但是透过这种机制有多少可采集的能量呢？分析这个变得有点棘手…

新闻稿援引团队研究内容指出，该摩擦生电技术功率输出高达300W，这点非常有意思。但是，能量采集与捕获端的能量有关，与负载端的功率传输有关，如果可以的话，你可依照随机方式采集能量，但必须将其作为功率(能量消耗的速率)消耗掉，因为任何实际负载都需要一定的最小功率阈值才能发挥作用。300W的数字可能转化为几乎没有意义的能级(energy level)，且可以获得的能量会越低，实际上以可接受的损耗收集它的难度就越大。

尽管如此，乔治亚理工学院的研究听起来仍然令人印象深刻且令人着迷。他们声称每立方米的功率容积密度超过400kW，效率超过50%。很难说明，这要如何转化为实际应用，但这当然值得关注。

研究人员还表示，它们的材料可用于与水流接触来采集能量。这无疑会带来新的机会，因为有许多“隐藏”的流动源，例如水槽和水龙头，也许也可以被利用。

几年后可以再回顾生电来源变成了什么，会很有趣。对于必须有效提取能源的电子产品，是否有足够的能源使其变得可行？换能器的材料和相关的物理实现方式是否可靠且具有成本效益？它会成为大众市场的能量来源，还是高度专业化的设备，例如使用热电偶从热源中提取能量的热电发电机(TEG)？

你是否还想探索其他“未开发”的采集能量的来源？ 你认为迄今为止没有被利用的任何原因是什么？

编译：Anthea Chuang，EDN Taiwan

责编：Luffy Liu

(参考原文：Is triboelectricity the next harvesting source?，by Bill Schweiber)