科學(xué)家利用摩擦發(fā)電，讓傳統玩具轉型成無(wú)需電池的智能電子玩具

未來(lái)有一天，那些橡膠鴨子玩具或許可以在不裝電池的情況下發(fā)光，功勞來(lái)自一種稱(chēng)為摩擦發(fā)電式納米發(fā)電機的元件，將傳統電子玩具轉化為不需電池供電的智能電子玩具。

摩擦發(fā)電式納米發(fā)電機（Triboelectric Nanogenerator，TENGs）是一種利用摩擦起電原理（Triboelectric Effect）來(lái)設計感測器或收集能量的元件，基本上任何材料都可以當作接觸面，比如衣物、紙張等，前陣子中國蘇州大學(xué)團隊還發(fā)布一項研究，他們利用雨水與太陽(yáng)能板之間的摩擦力使后者在雨天發(fā)電。

而根據美國兒科學(xué)會(huì )統計，幾乎每個(gè)小孩子到 4 歲左右都接觸過(guò)電子玩具，這些玩具透過(guò)發(fā)光或發(fā)出簡(jiǎn)單嗶嗶聲吸引孩童注意，但大人也要在背后頻繁地為玩具更換電池。

但如果使用摩擦生電原理，玩具也可以「自己供電」，只要按一按眼睛就會(huì )發(fā)光。韓國濟州大學(xué)材料科學(xué)家 Sang-Jae Kim 團隊正在開(kāi)發(fā)不需電池供電的兒童電子玩具，利用 TENGs 收集機械振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量（電荷），類(lèi)似頭發(fā)與氣球摩擦時(shí)形成的靜電，再將之儲存轉化為可用形式。

研究人員將由鋁電極制成的 TENGs 夾在環(huán)保硅膠薄膜之間，結合至橡膠小鴨和拍手玩具，接著(zhù)透過(guò)擠壓或搖動(dòng)方式讓電極與薄膜接觸產(chǎn)生電荷，TENGs 可從中收集足夠能量為玩具 LED 燈供電，比如眼睛部位。

過(guò)去，將 TENGs 應用在玩具并嘗試商業(yè)化是個(gè)大挑戰，因為能量存儲與轉換效率過(guò)低，但韓國團隊透過(guò)新的設計能更有效利用 TENGs，讓傳統玩具轉型為智能供電玩具的前途更加明朗化，并且有機會(huì )進(jìn)一步應用在醫療感測器上。團隊論文發(fā)布在美國化學(xué)學(xué)會(huì )《Sustainable Chemistry & Engineering》期刊。