纳米压电材料有望替代低能耗电池

想象一下吧，你每天使用的手机将不再使用电池了，你也不用费神为手机电池充电了，只需你发出一点点声音，所产生的声波就会转变成手机运行的电能。现在这个想象似乎离我们越来越近了。近日，美国物理学协会出版的《物理评论》杂志刊登了德克萨斯大学化学工程系教授卡金的最新成果，他和他的研究团队研制出纳米级压电材料，这种材料可以用在低能耗电子产品中代替电池，将声波变成驱动产品运行的能量。
　　压电材料及其运用
　　压电体是指这样一类材料，当它们受到外加机械压力时，内部便能产生电压。此外，压电体在电场的作用下，其物理特性也会发生变化。目前常见的压电体为晶体或陶瓷，水晶（α-石英）是一种有名的压电晶体。卡金解释说，自供电技术的关键是压电体。“压电体”的英文单词“piezoelectrics”源于希腊文“piezein”，其含意是“topress”（施压）。
　　压电材料早在1880年就被法国科学家首次发现了，所以并不是一个新概念，早在第一次世界大战中，压电材料就已经用在声波导航、测距和定位装置中了。在当今社会，麦克风和石英手表中都有压电材料。安装在麦克风上的压电晶片会把声音的振动转变为电流的变化。声波一碰到压电薄片，就会使薄片两端电极上产生电荷，其大小和符号随着声音的变化而变化。这种压电晶片上电荷的变化，再通过电子装置，可以变成无线电波传到遥远的地方。这些无线电波为收音机所接收，并通过安放在收音机喇叭上的压电晶体薄片的振动，又变成声音回荡在空中。是不是可以这样说，麦克风中的压电晶片能“听得见”声音，而扬声器上的压电晶体薄片则会“说话”或“唱歌”。
　　汽车中的点火装置也含有压电材料，当按下点火按钮的时候，按压会接触到压电晶体并对其产生压力，收到压力的压电晶体就会产生足够的电压，电压产生的火花能够点燃气体，发动汽车。
　　甚至在欧洲的一些**内也安装了含有压电材料的特制地板，这种地板能够吸收**顾客跳舞时舞步所产生的能量，并将这些能量转换成电能，为**中的电灯提供能量。据报道，香港体育馆准备利用这种技术，将前来运动的人员脚步声转换成电能，维持馆内的电灯和音乐播放器所需的能量。

照这样看来，不光声波可行，其他机械波也应可行，一旦解决换能效率问题，该发明很有前途的。下一步该是发展低能耗电子元器件了。