瑞士科学家创造出“海绵木头” 挤一挤就能发电

金融协会（上海，主编黄俊志），据报道，瑞士科学家将木材制成可压缩材料，并将其变成微型发电机。当它被“挤压”时，就会产生电压。通过这种方式，木材可以用作生物传感器或产生可用能量。为确保该过程不需要腐蚀性化学品，天然存在的木材降解真菌接管了木材转化的任务。

瑞士联邦材料科学与技术研究所（EMPA）和苏黎世联邦理工学院的研究成果已于本月10日发表在著名科学期刊《科学进展》上。

研究团队一再证明“木材不仅仅是一种建筑材料”。他们的研究旨在扩展木材的现有特性，使其适用于全新的应用范围。例如，他们开发了高强度、防水和可磁化的木材。这一次，该团队开发了一种简单且环保的方法，可以用木制海绵发电。

如果你想用木头发电，就会发挥所谓的压电效应。压电效应是指通过固体的弹性变形产生电压。这种现象主要用于计量。计量学中使用的传感器会产生电荷信号。例如，当施加机械负载时，会产生电荷信号。

但是，这种传感器常用的材料并不适合生物医学应用，例如锆钛酸铅（PZT），由于其含铅量，不能用于人体皮肤。这也使得 PZT 和 Co 的生态处理相当棘手。因此，能够利用木材的天然压电效应提供了许多优势。

如果你进一步思考，这种效应也可以用于可持续能源生产。但首先，木材必须具有适当的特性。如果没有特殊处理，木材的柔韧性是不够的。因此，当受到机械应力时，变形过程中只会产生非常低的电压。

据了解，研究团队采用了一种化学工艺，这也是该团队近年来对木材进行各种“改良”的基础：脱木素。木质细胞壁由三种基本材料组成：木质素、半纤维素和纤维素。

木质素是一棵树长高所需的物质。为了将木材转化为易于变形的材料，必须至少部分“提取”木质素。这是通过将木材放入过氧化氢和醋酸的混合物中来实现的。木质素溶解在这种酸浴中，留下纤维素层的框架。

研究人员说：“我们使用了木材的层次结构，而不是像造纸一样先将其溶解，然后再重新连接纤维。由此产生的白色木海绵由多层细纤维组成。纤维素很容易被挤压在一起，然后膨胀回原来的形状。木材变得有弹性。”

在实验中，团队测试了边长约 1.5 厘米的木块经历了大约 600 次负载循环。该材料表现出惊人的稳定性。在每次压缩中，测量的电压为研究人员大约是 0.63V，对于传感器应用来说已经足够了。在进一步的实验中，该团队试图扩大他们的木制纳米发电机的规模。

例如，他们想证明当 30 个这样的积木放在一起并用一个成年人的重量压缩时，可以点亮液晶显示器。这样，就有可能开发出一种木地板，可以将人走路时产生的能量转化为电能。研究人员还测试了作为人体皮肤压力传感器的适用性，并表明它可用于生物医学应用。

文章来源：《造纸科学与技术》 网址: http://www.zzkxyjs.cn/zonghexinwen/2021/0707/666.html