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(kāi)電。那么，電是從哪里來(lái)的？

這個(gè)問(wèn)題好簡(jiǎn)單：火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核電廠送來(lái)的唄！

其實(shí)，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(shí)候上科學(xué)課時(shí)，老師都會(huì)給大家演示摩擦生電的實(shí)驗(yàn)：用絲綢摩擦玻璃棒，然后玻璃棒上就會(huì)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(lái)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(lái)電，這種簡(jiǎn)單的發(fā)電方法其實(shí)古人很早就發(fā)現(xiàn)了。早在公元前6世紀(jì)，希臘哲學(xué)家泰勒斯就發(fā)現(xiàn)并記載了摩擦過(guò)的琥珀能吸引輕小物體。我國(guó)東漢時(shí)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(wèn)題來(lái)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(lái)發(fā)電，還要費(fèi)力氣去建各種各樣的發(fā)電站？

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

那么，有沒(méi)有一種辦法能讓靜電產(chǎn)生電流？

當(dāng)然有！給靜電一個(gè)導(dǎo)電線路，它就能流動(dòng)起來(lái)，產(chǎn)生電流。比如你身上有靜電時(shí)，用手指一碰金屬物體，啪，你就會(huì)被電到——這就是因?yàn)樯砩系撵o電順著金屬物體流動(dòng)，產(chǎn)生了電流，讓人觸電了。

當(dāng)然，自然界中即便是聚積起來(lái)的靜電產(chǎn)生了電流，也很難用它來(lái)點(diǎn)亮燈泡。因?yàn)闊襞菀疗饋?lái)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(wú)法產(chǎn)生持續(xù)的電流。這和你手指快速掠過(guò)火焰，火焰卻燒不痛你的道理有點(diǎn)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(dāng)作電源使用。

摩擦發(fā)電機(jī)問(wèn)世了

那么，有沒(méi)有辦法讓靜電持續(xù)產(chǎn)生電流？

原來(lái)沒(méi)有，現(xiàn)在有了——中國(guó)科學(xué)院納米能源與系統(tǒng)所首席科學(xué)家、佐治亞理工學(xué)院院士、董事教授王中林帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)研發(fā)出一種摩擦納米發(fā)電機(jī)，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(jī)與此前的其他發(fā)電機(jī)完全不同：它沒(méi)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(guò)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(jī)持續(xù)摩擦，那就需要持續(xù)動(dòng)力是吧！所以，科學(xué)家把摩擦發(fā)電機(jī)放進(jìn)鞋子里，當(dāng)人穿著鞋子走路時(shí)，發(fā)電機(jī)的兩塊摩擦板就會(huì)被帶動(dòng)著相互摩擦，只要人不斷地走動(dòng)起來(lái)，那么發(fā)電機(jī)就會(huì)不斷地產(chǎn)生靜電，繼而輸出電流，這些電流可以點(diǎn)亮80個(gè)LED小燈泡，看起來(lái)完全是“燈火通明”的樣子。

不過(guò)，摩擦發(fā)電機(jī)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(shí)間內(nèi)它就磨壞了——摩擦發(fā)電機(jī)，點(diǎn)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(xué)家又進(jìn)一步研發(fā)出升級(jí)版耐磨摩擦發(fā)電機(jī)：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(lái)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(jī)”就誕生了。把它放進(jìn)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(shuō)了，咱們有水電、火電、核電，這么多的供電方式，干嘛非去弄個(gè)裝在鞋子里的摩擦發(fā)電機(jī)——無(wú)厘頭的小玩意兒，一點(diǎn)都不實(shí)用，完全是科學(xué)家的自?shī)首詷?lè)！

如果這么想，那你就錯(cuò)了。

雖然，現(xiàn)在摩擦發(fā)電機(jī)只能點(diǎn)亮LED燈，既不能用來(lái)看電視，也不能給空調(diào)供電，電力微小，沒(méi)有什么實(shí)用價(jià)值。可是，摩擦發(fā)電機(jī)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(jī)器。

說(shuō)到“全綠色電”，咱們不得不說(shuō)說(shuō)“黑色電”。

“黑色電”，就是以犧牲環(huán)境為代價(jià)而提供的電力。比如，火電站天天燒煤發(fā)電，電是發(fā)出來(lái)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(lái)了，但江河的自然涇流方式被改變了，對(duì)環(huán)境也會(huì)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(fēng)險(xiǎn)目前人類仍無(wú)法完全掌控，所以核電也是潛在的“黑色電”。

那么，為什么說(shuō)摩擦電是“全綠色電”呢？關(guān)鍵是發(fā)電方式簡(jiǎn)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(jī)做好放在鞋子里了，發(fā)電機(jī)直接可以做成鞋子，穿鞋走路，電就來(lái)了。

噢，既然摩擦發(fā)電機(jī)能做成鞋子，做成衣服行不行？當(dāng)然沒(méi)問(wèn)題，穿一件摩擦材料做成的發(fā)電服，穿多長(zhǎng)時(shí)間就能發(fā)多長(zhǎng)時(shí)間的電，這電是穿衣服穿出來(lái)的，“綠”極了！

讓一切會(huì)動(dòng)的物體變成電源

將摩擦發(fā)電機(jī)穿身上發(fā)電，似乎還不夠酷？沒(méi)關(guān)系，我們還可以把柔性摩擦發(fā)電套套在任何可移動(dòng)物體的表面，讓物體在移動(dòng)時(shí)通過(guò)摩擦來(lái)發(fā)電。

這真是又酷又神奇——把柔性摩擦發(fā)電套套在樹(shù)上，隨樹(shù)枝搖動(dòng)就能發(fā)電，這樣，每一棵樹(shù)都變成了一個(gè)可自供電的路燈；把發(fā)電機(jī)套在寵物身上，寵物就成了電源，你的愛(ài)狗就能分分鐘給你的手機(jī)充電了；把摩擦發(fā)電機(jī)做在足球表面，這樣，足球就變成了一只電力球，既可當(dāng)球踢，又能無(wú)線上網(wǎng)并充當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)直播記者……總之，柔性摩擦發(fā)電機(jī)可以讓一切會(huì)動(dòng)的物體變成電源，積少成多，電力十足不是夢(mèng)。

那么，除了這些零零散散的供電以外，柔性摩擦發(fā)電機(jī)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(jī)，然后把它放進(jìn)海洋中，讓海水成為發(fā)電機(jī)的一個(gè)“電極”，或者說(shuō)，讓摩擦材料與海水摩擦生電。

這可真是一個(gè)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(jī)足夠大，理論上整個(gè)大海都可以用來(lái)發(fā)電——這樣，大海就變成了世界上最大的發(fā)電機(jī)——海風(fēng)輕輕吹，海浪輕輕搖，源源不斷地向人們提供電力，這真是夢(mèng)幻般的綠色新科技啊！

更棒的是，這一夢(mèng)幻科技的實(shí)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(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人王中林院士認(rèn)為，未來(lái)三到五年，這一技術(shù)就能進(jìn)行大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣，走進(jìn)人們的日常生活。