【新唐人2010年6月14日讯】由美国乔治亚理工学院华裔教授王中林，领导的研究团队发现，氧化锌奈米线（Zinc oxide nanowires）在机械力作用下会产生电力，证明有压电效应。他们展示了一个微小到几乎看不见的奈米线，它可将老鼠体内脉搏和肌肉收缩的能量转换成电流。他们希望有朝一日，将这个奈米线发电机植入病人体内，由心脏提供植入病人体内的医疗装置所需的电力。
据《科技回顾杂志》（Technology Review）报导，乔治亚理工学院材料科学与工程系教授王中林于2005年首次证明这些奈米线发电机。从那时起，他们已可以利用跑步的仓鼠和轻敲的手指所产生能量而产生装置，且将压电奈米线和太阳能电池结合。
该研究团队证明奈米发电机可在活体动物运作，他们的最新成果发表在《先进材料杂志》（Advanced Materials）上。研究人员放置氧化锌奈米线在一个有弹性的聚合物基质（polymer substrate），并以聚合物包裹来保护它，避免体液破坏。
接着把它固定在老鼠的横隔膜上。一旦老鼠呼吸便会拉长此奈米线，此装置在2毫伏特下可产生4微微安培的电流。当连接到老鼠的心脏，此装置在3毫伏特下可产生30微微安培的电流。
对于可监测血压或血糖值与肿瘤生物标记的奈米大小的感应器，氧化锌奈米发电机将是一个理想的电力来源。它们可以在约1微瓦特低电力下运作，但它们需要一个持久的奈米大小的电力代替真正奈米大小的电池。他们的最终目标是制造可自行供电奈米装置可作为医疗用途。
以现今技术而言，此发电机所产生的毫微微瓦特（femtowatt）电力太低了，不切实际。但是这即将有所突破。当研究人员只测试了老鼠体内单一奈米线的装置，他们还建立了一个结合了数百个奈米线阵列装置。据研究人员最近发表在自然杂志《奈米技术》（Nature Nanotechnology）的论文显示，这种装置在1.2伏特电压下，它的输出电流约100毫微安培，产生0.12微瓦特的电力。下一步就是在动物体内连接更高输出的奈米发电机到奈米感应器。
除了氧化锌奈米线之外，现存还有更好的压电材料，可作为生物医学应用。最有效的压电材料是锆钛酸铅（PZT），它是铅、锆（zirconium）和钛（titanium）的混合物。
普林斯顿大学机械工程教授麦克麦卡尔平（Michael McAlpine）说，将机械力转换成电流，锆钛酸铅的效率是氧化锌的10倍。锆钛酸铅夹在硅胶层之间，医疗植入物使用此材料是将是他的研究重点。
他说，当人手指轻敲时，此材料会产生10毫微瓦特。更大面积的材料可以产生足够的电力使心脏节律器充电，但此材料尚未经过动物测试。氧化锌可能因为它的生物相容性，比锆钛酸铅占优势。锆钛酸铅的铅造成此装置必须包裹在硅胶内或其它生物相容聚合物。
他还说，如何产生更高电力输出，将是这两种材料的最大挑战。将这些装置植入动物体内而产生电力，这是令人惊叹的，但为了制造一个有意义的电力输出的装置，仍需努力。
