摩擦發電新突破：微小珠子讓衣物自產電力

想像一下，未來你的衣服能在你活動時自動產生電力，不再需要電池或充電器，僅僅依靠動作就能產生能量。這聽起來像是科幻小說的情節，但科學家們已經找到了實現這一願景的關鍵——利用微小珠子之間的摩擦來高效發電。這項技術為自供電穿戴裝置和永續能源裝置開闢了新的可能性。

這項研究的核心在於材料的選擇。例如，三聚氰胺甲醛（MF）珠子在電荷傳遞方面表現出色，成為理想的選擇。儘管這項發現為革命性應用鋪平了道路，但要讓這項技術變得可靠且可大規模應用，仍面臨不少挑戰。目前，科學家們正致力於改進材料和製程，希望將摩擦發電技術帶入我們的日常生活。

摩擦奈米發電機（TENGs）是一種利用不同材料之間的摩擦來產生電力的裝置。當兩個不同的表面相互移動時，就會產生電荷。最新研究顯示，當一個表面覆蓋著緊密排列的小珠子並與另一個同樣覆蓋珠子的表面接觸時，部分珠子會帶正電，另一部分則帶負電。電荷傳遞的效率越高，產生的電力就越多。

針對不同型別珠子的實驗表明，珠子的大小和材料對電荷行為有顯著影響。較大的珠子傾向於帶負電，而較小的珠子則更容易帶正電。其中，三聚氰胺甲醛（MF）珠子的效果最為突出，因為其低彈性有助於更有效地保留和傳遞電荷。此外，使用珠子作為材料不僅成本低廉，還能替代傳統用於提升TENG效能的昂貴元件。更值得一提的是，這項技術採用乾式製程，無需使用溶劑，因此更加環保。

這項摩擦發電技術的進展，有望催生出一系列不依賴電池或傳統電源的自供電科技。例如，能從動作中產生能量的智慧衣物，以及能夠自行充電的小型裝置，都將變得更加可行。穿戴式科技和永續能源解決方案將成為這項創新技術的最大受益者。

該研究的主要作者、VUB的伊格納斯·吉米達博士（Dr. Ignaas Jimidar）表示：「我們的研究顯示，材料選擇上的微小改變，能大幅提升能量生成的效率。這為摩擦奈米發電機在日常生活中的應用開闢了新的可能性，讓我們不再依賴傳統能源。」

儘管研究成果令人振奮，但要將這項技術整合到實際產品中，仍需要進一步的研究。提升效率和可靠性將是實現大規模應用的關鍵。科學家們正持續探索材料和結構的新可能性，為能量生成和利用帶來更多機會。

參考文獻：Granular Interfaces in TENGs: The Role of Close-Packed Polymer Bead Monolayers for Energy Harvesters by Ignaas S. M. Jimidar, Kaspars Mālnieks, Kai Sotthewes, Peter C. Sherrell and Andris Šutka, 5 February 2025, Small.DOI: 10.1002/smll.202410155