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美国研制手机发电机 电量是常规锂电池10倍 |
2009-05-05 |
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2004-10-28 14:09:00 文/杨孝文 出处：新浪科技 据《新科学家》报道，美国工程师正在为手机等移动电子装置研制一种新型发电机，这种发电机是基于喷气飞机发动机的原理研制的，使用起来不仅方便，而且动力强劲。
进行这项研究的是美国乔治亚技术学院的科学家大卫·阿诺德和马克·艾伦，他们已经制造出首个硅兼容装置，有一个隔行扫描的线圈网蚀刻在一个晶片上，一块小小的磁铁在这个线圈网上方旋转，把由转动的“微型发电机”产生的机械能转化成可使用的电能。
微型发电机的关键优势是电量足，每加一次燃料产生的电力至少是常规锂电池的10倍，另外，占有空间小，而且比受到吹捧的燃料手机工作得更好。与阿诺德和艾伦合作的美国麻省理工大学科学家斯图亚特·雅各布森解释说：“喷气飞机发动机是一种效率非凡的设备，这种发动机如果缩小到可以用于手机的程度，就能给手机提供强劲的动力。”阿诺德也说：“我们首次从一个微型装置中得到了巨大的能量。”艾伦补充说，能否让这种微型发动机找到实际生产的途径是至关重要的。
到目前为止，两个独立的小组正在研究如何将储存在柴油里的化学能转化成驱动涡轮的机械能，这是微型发动机程序的第一步，这两个小组分别由雅各布森和在伯克利的加利福尼亚大学科学家卡洛斯·费南迪斯·佩罗领导。两个小组都已经研制出了硅燃烧室原型，能够在里面燃烧柴油，达到非常高的温度而不会破裂，他们也都用批规模制造工艺生产出了微型硅涡轮。但他们是用现有的部件获取电能的，这种部件不是硅晶片储存器中的一部分。
如今，阿诺德和艾伦首次演示了可以在硅兼容晶片上通过转动涡轮获得电流。他们转动一个直径约像一便士硬币大小的扁平金属环，这个金属环由相互成45度角的磁铁南北极组成。由于缺乏试验，微型涡轮由像牙医使用的那样的气钻代替。当磁铁旋转时，其快速转换的磁场就会在金属图上产生电流，金属图就放置在磁铁层下面。共产生了1.1瓦的电量，这足以为一部手机或者全球定位系统装置提供动力了，阿诺德说，这还仅仅是研究阶段。
要得到这样的电力需要每分钟10万转，这比汽车发动机转得快多了，汽车发动机每分钟只有3000转。但是，磁铁是易碎的，而且如果速度太快的话，产生的离心力会把磁铁拉断，所以阿诺德和艾伦在将磁铁圈用加固的钛层包起来前增加了它的厚度的宽度。他们还不得不计算出三个交互圈的最佳尺度，这三个线圈在旋转的磁铁下面，用于产生电流。阿诺德和艾伦决定排列到100微米高，尽量产生更大的电阻以保证产生最大的电流。
在马里兰州阿迪尔菲陆军研究实验室为这次研究提供了资助，该实验室的电子工程师迈克·韦茨说，磁铁发动机是“令人振奋的一步”，下一步就是将涡轮、燃烧室和发电机整合到一个硅晶片储存器中。美国陆军预测，目前依赖电池提供电力的笔记本电脑、夜视镜和全球定位系统作战的士兵将是首批使用微发动机的人。雅各布森解释说：“军队面临着巨大的电力问题，士兵经常因为电池问题而陷入困境。”韦茨补充说，对于军队来说，用柴油作动力的装置是实惠的，因为他们不缺少储油罐。阿诺德和艾伦将在2005年1月举行的微电子机械系统(MEMS)国际会议上展示他们的研究成果。
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