利用液体的分子运动，一组科学家发明了一种能产生恒定电流的装置。这项创新可以为纳米技术提供动力，并提供一个不受外力影响的清洁能源的新维度。
当分子运动发电时，人多力量大。
波浪能技术是一种经过验证的发电方式，但地球上的每一个液体分子都有固有的能量，即使液体处于静止状态。在分子尺度上，原子和离子总是在运动。如果这种纳米级的运动可以被收获，它可能是一个巨大的能源来源。
作者栾玉成说:“地球上有大量的空气和液体，它们的成功收获可以为社会提供大量的能源。”
在本周由aiP出版出版的《APL Materials》上发表的一篇文章中，Luan和他的合作者测试了一种分子能量收集装置，该装置可以从液体中分子的自然运动中捕获能量。他们的工作表明，分子运动可以用来产生稳定的电流。
创建设备
为了制造这种装置，研究人员将压电材料的纳米阵列浸入液体中，让液体的运动像海洋中摆动的海藻一样移动这些线，只不过这种运动是在看不见的分子尺度上进行的，而且这些线是由氧化锌制成的。选择氧化锌材料是因为它的压电特性，这意味着当它在运动中波动、弯曲或变形时，它会产生电位。
分子热运动收割机(MTMH)的发电机理。致谢:栾玉成、李伟
“作为一种被充分研究的压电材料，氧化锌可以很容易地合成成各种纳米结构，包括纳米须，”栾说。“纳米须是由许多纳米线组成的整齐有序的结构，类似于牙刷上的刷毛。”
应用与优势
他们的能量收集器可以用来为像植入式医疗设备这样的纳米技术提供动力，或者它们可以被缩放成全尺寸的发电机和千瓦级的能源生产。该设备的一个关键设计特点是它不依赖于任何外力，这增加了它作为一种改变游戏规则的清洁能源的潜力。
“分子热运动采集器设备不需要任何外部刺激，与其他能量采集器相比，这是一个很大的优势，”栾博士说。目前，电能的获取主要依靠外部能源，如风能、水能、太阳能等。这项工作开启了通过液体分子热运动产生电能的可能性，从物理系统的内能，本质上不同于普通的机械运动。”
展望未来
研究人员已经在进行下一阶段的设计，通过测试不同的液体、高性能压电材料、新的设备架构和扩大设备来提高设备的能量密度。
“我们相信，在不久的将来，这种新颖的系统将成为人类获取电能不可或缺的方式。”
参考文献:“用于电力转换的分子热运动收割机”，作者:栾玉成、霍凤伟、卢梦诗、李伟和吴同浩，2024年10月17日，APL Materials。DOI: 10.1063/5.0169055