在1897年,尼古拉·特斯拉（NikolaTesla）的“最神奇的實(shí)現(xiàn)普遍傳遞力量的方法”上了新聞?lì)^條，并引發(fā)了紐約長(zhǎng)島著名的特斯拉塔（TheTeslaTower）的初步建設(shè)（即一個(gè)一直未完成直徑68英尺，身高187英尺巨形巨人）。一百二十年后，克萊姆森納米材料研究所（ClemsonNanomaterialsInstitute）的研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在研制出一種基于新型石墨烯和聚乳酸的3D打印納米復(fù)合材料的無(wú)線(xiàn)電力傳輸設(shè)備，該設(shè)備優(yōu)于特斯拉（Tesla）模型。該設(shè)備是第一臺(tái)可以無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)目稍偕茉窗l(fā)電機(jī),最大的特點(diǎn)就是經(jīng)手指點(diǎn)擊產(chǎn)生2400V的電場(chǎng)，而且可以傳輸3米以上的二進(jìn)制代碼。

能量對(duì)稱(chēng)

根據(jù)開(kāi)發(fā)可再生能源的環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展動(dòng)力，克萊姆森的研究人員熱衷于確定一種地球豐富，可生物降解和可回收利用的材料。材料的摩擦或壓電性質(zhì)由材料的晶體學(xué)對(duì)稱(chēng)性決定，并且當(dāng)晶格具有對(duì)稱(chēng)中心時(shí)材料性能消失。然而，克萊姆森研究小組繼日本研究人員先前研究成果的基礎(chǔ)上，顯示他們可以通過(guò)在其化學(xué)結(jié)構(gòu)中添加極化分子到不對(duì)稱(chēng)碳原子來(lái)消除生物聚合物的對(duì)稱(chēng)中心。

研究人員所期望理想的材料是來(lái)源植物和可生物降解的，并且含有兩個(gè)不對(duì)稱(chēng)碳原子。而聚乳酸具有這樣特點(diǎn)。然而，對(duì)于應(yīng)用于TENG器件PLA電阻太高，因此研究人員使用石墨烯作為填充劑來(lái)生產(chǎn)納米復(fù)合材料，以便在3D打印的無(wú)線(xiàn)TENG中與高度負(fù)電聚合物特氟龍結(jié)合。

研究者們

Podila和他的同事們解釋到：“我們對(duì)高電壓的產(chǎn)生并不感到意外，但是我們對(duì)能夠在沒(méi)有周?chē)h(huán)境干擾的情況下發(fā)送和接收無(wú)線(xiàn)信號(hào)這一發(fā)現(xiàn)感到興奮，如WiFi，手機(jī)，電源插座等?！彼麄儗⑺麄兊脑O(shè)備應(yīng)用于在一系列家用電器上的能量采集和傳輸能力上，即智能色調(diào)窗戶(hù)，相框，LED顯示屏和一個(gè)通話(huà)鈴/安全警報(bào)。

無(wú)線(xiàn)發(fā)電機(jī)的展望

3D打印允許廉價(jià)的可擴(kuò)展制造具有以提高效率為目的的不同的圖案，并且具有多個(gè)無(wú)線(xiàn)發(fā)電機(jī)層串聯(lián)的無(wú)線(xiàn)發(fā)電機(jī)器件。它還為未來(lái)將器件制造與汽車(chē)，紡織和電子行業(yè)整合在一起創(chuàng)造了的機(jī)會(huì)。

該設(shè)備的一個(gè)令人興奮的應(yīng)用程序是一個(gè)智能路徑，其可以利用人們走路來(lái)提供機(jī)械能。能源清理走廊聽(tīng)起來(lái)可能像科幻小說(shuō)，但研究人員已經(jīng)將技術(shù)專(zhuān)利化，并設(shè)想與工業(yè)合作伙伴密切合作，在未來(lái)兩三年內(nèi)將其推向市場(chǎng)。

研究人員目前正在開(kāi)發(fā)一種“超越石墨烯”的二維片狀材料以擴(kuò)大W-TENG的其他潛在用途，包括低功率激光器，光電探測(cè)器和沒(méi)有電源插座要求的生物傳感器。研究人員將這種“切斷繩索”的方法描述為“在沒(méi)有可靠的電力的情況下改善低收入和中等收入國(guó)家醫(yī)療保健的需要”。

研究人員現(xiàn)在正在開(kāi)發(fā)“超越石墨烯”的更具有環(huán)境友好性能的二維片狀材料，以替代具有高的電導(dǎo)率的Teflon。未來(lái)的工作方向還包括為家庭安全應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的特定用戶(hù)的“指紋”敏感的W-TENG。其中，合作者SaiSunilKumarMallineni和HerbertBehlow專(zhuān)注于W-TENG生物傳感器的開(kāi)發(fā)，而董永昌和ApparaoRao和RamakrishnaPodila正在開(kāi)發(fā)替代Teflon的新材料。