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雨水落到田间“神奇纱线”上秒变电流

浙大学者利用大棚集雨发电

  本报讯 暴雨成灾,往往会给农业生产带来巨大损失,但现在在浙江大学生物系统工程与食品科学学院IBE团队平建峰研究员课题组眼里,这却成了一笔巨大的财富。

  去年仲夏时节的一场突如其来的倾盆大雨,透过来不及关闭的窗户摧残了窗台边的绿植。这场大雨给了课题组一个灵感,“农作物所处的环境只会更恶劣,那么我们就想办法利用它的恶劣。”让大棚不仅可以作为作物、动物的“保护伞”,还可以作为雨滴能的收集器。

  浙大科研人员对农用纺织品的纱线进行了特殊改造,在其表面覆盖了两层特殊材料——导电的碳化钛纳米材料和不导电的聚二甲基硅氧烷(一种高分子聚合物)。

  通过纱线表面功能化,将摩擦纳米发电机依附在纱线上,织成智能化农用纺织品,利用雨水冲刷时的电子转移与流动产生电流。

  该聚合物能够防水并与环境中的雨水发生电子转移,通过将这两者巧妙结合,装载摩擦纳米发电机的纱线可以说是智慧农业的“无源活水”。

  实验数据显示,在9.5牛顿的连续力作用下,3厘米长的纱线就能产生7.7伏的电压。

  平建峰介绍,未来通过连接储能设备,这些被改造的农用纺织品,不仅可以为种植业和畜牧业提供保护以提高农畜产品质量与产量,还可以为物联网感知器件源源不断地输送电能,从而开展农业信息的无源监测和实时提供天气状况。

  这也是国际上首次将摩擦纳米发电机技术应用于农用纺织品中,并用于降雨时雨水能的收集,通过能量转化获取电能。这项研究近日发表在国际知名期刊《纳米能源》(Nano Energy)上。

  现代农业通过农业信息智能感知技术,便可将环境温湿度、光照强度、水分、盐碱度、作物生理指标等关系农作物生长的参数轻松“一网打尽”。不过,实现这一技术的前提需要有电力保障,但田间地头常常难以铺设管线,而电池有限续航能力和污染风险又比较突出。

  平建峰说,这两种材料具有良好的生物相容性,而且整个制备过程易于规模化和工业化,将有效解决田间地头电力驱动难题。

  本报记者 林洁 通讯员 柯溢能


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