導語：如果要在當前的材料科學領域找到一種特性神奇且最具研究潛力的新材料，那麼這種新材料無疑就是石墨烯，科學家們總是希望能在現有特性的基礎上，繼續發現石墨烯顛覆傳統的新潛力，而這一新的曙光首先出現在了清潔能源領域。
圖 | 石墨烯中碳原子的自發性振動波可能會為人類無限供能。（圖片來源： ogwen/Depositphotos）
阿肯色大學的研究人員對石墨烯現有的強大功能仍不滿足，如今他們已經找到了一種新的方法，可以將這種二維材料用作清潔能源來源。這種能量來源不僅不會產生汙染，還具有無限使用的潛力。這種產能原理是：組成石墨烯片的碳原子會隨機波動，而科學家們可以利用這種波動來產生足夠強的交流電，為手錶無限期供電！這聽起來很不可思議。
石墨烯片雖僅由單層碳原子組成，但其強大的電熱傳導性意味著它很快就會被廣泛地應用於各個領域，如燈泡，牙齒填充物，麥克風，摩托車頭盔，水過濾器，智能手機屏幕，甚至是散熱功能鞋。而新的特性意味著它應用於人類生活中各個領域的潛能還遠沒有被完全開發盡。
阿肯色大學的研究人員用掃描式穿隧顯微鏡研究石墨烯的固有運動時，偶然發現了這種材料的一個潛在新用途。在布朗運動中，流體裡的懸浮顆粒在與周圍較大粒子碰撞後會隨機移動。而在片狀石墨烯中，則是原子周圍的溫度影響原子的振動，這使得彼此相連的碳原子如海洋上的波浪般不斷起伏，從而形成穿過材料的碳原子波紋。類似一個層狀網絡的起伏運動，而這種運動具有延伸性。
研究人員能用一種名為振動能量收集器（VEH）的設備將碳原子的這種運動轉化為一種能量來源。起初，一層帶負電的石墨烯懸浮在兩個金屬電極之間。當碳原子團上升時，石墨烯層會彎曲並接觸頂部電極，產生正電荷；而當原子團下落時，它們則會碰觸底部電極，從而產生交流電。
當然，上述過程都處在微觀層級，所產生的能量對宏觀事物來說是微乎其微的。但這一切都是相對的。每個碳原子紋波都會扭曲10平方納米的石墨烯片，當這些原子團與電極接觸時，會產生10皮瓦的電能。這僅僅是一個開始，因為當這個原理應用到10微米寬（10,000納米）的石墨烯片時，產生的能量可能會呈指數增長！總之，這些石墨烯片可以產生足夠多的能量來為手錶供電。
振動能量收集器（VEH）可以開發出一個小的新型電池，因為上述能量是自發產生而且無窮無盡的，所以理論上來說，這種替代電池能永不磨損，並且從不需要充電。接下來，研究人員計劃試驗除石墨烯以外的其他材料。該技術最終可能應用於其他小型電子設備，如起搏器，助聽器和其它可穿戴設備。
但是我們的想象力或許並不會就此停止，應用於更大型的電子設備併為其持續供電會不會有可能呢？或許有一天這一技術將徹底解決手機電池壽命短和儲能不足的問題，因為石墨烯的神奇特性和巨大潛力總不會讓我們失望的。
——END
編譯：李紅玲
審校：Soybean
TechPower | 熱愛因科技而發生
關注 TP君 獲取最前沿科技資訊
閱讀更多 TechPower科技力 的文章
