人体生物能：让您随心用

　　面临石油枯竭的危险，面对能源短缺及环境恶化的挑战，科学家们正努力寻找更具可持续性和更加生态的新型能源。

　　目前，一些科学家们正在研究将人体的动能转化为能源。

　　———人体能量———不同能量间可相互转化

　　众所周知，人体运动可以产生大量能量，科研人员把人类的许多运动，比如行走、跳舞、穿衣等方式都与转化能量联系在了一起，怎样把这些能量变成能源成了一些科学家感兴趣的话题。

　　这种联想并不是天方夜谭，科学家早就从理论上证明此种想法是可行的。依据能量守恒的原则，自然界不同的能之间可以相互转化，这些能包括动能、机械能、电能和热能等。

　　1/3以上的人体能量被浪费掉

　　据测算，一个体重50公斤的人一昼夜所消耗的热量约2500千卡，若将这些热量收集起来，可将50公斤的水从0℃加热到50℃。有科学研究认为，一个人一生中有1/3以上的能量被白白浪费掉，全世界有60多亿人口，如能将这部分人体生物能开发利用起来，就相当于建造了10座百万千瓦级的核电站。

　　而人体的大部分能量是在维持各个器官运转以及人体运动的状态中散发出来的，如果能将这些能量再转化成电能，将是人类应对全球能源危机的另一种出路。

　　人体的动能和热能转化成能源有三种模式：动能—机械能—电能、动能—热能和热能—热能的回收。怎样把人体动能转化成其他能量，成了科研人员的目标。

　　———动就有能———能量转换原理早已得到应用

　　为把人体的动能转化成电能，科学人员做了诸多尝试，最初的是自动手表、手摇微型发电器等。

　　自动手表是大家不陌生的东西，“小东西，大道理”，它的工作原理，可以让我们领会一些很重要的知识。自动手表是在普通机械手表的基础上，增加了一部分自动机构装置，通过戴表人在日常生活中手臂运动的作用自动上发条。在自动机构中，由重锤（自动摆陀）摆动，通过自动上条轮系和原动系相联而实现自动上条这一特殊功能。利用这个方式，就可以达到动能—机械能的转化。

　　手摇发电器也是大家近几年慢慢熟悉的东西，市面上已经有相关产品。手摇发电是把人的机械能转化为动能。这个原理的应用范围比较广泛，比如，电筒和收音机通过手摇微发电器产生的能量就可以重新被充电。

　　自动手表、手摇发电器用到的都是最基本的能量转化原理，但是通过这些原理，更多的用于转化人体能量的装置将被开发出来。

　　———奇思妙想———“人体电池”能量多多

　　从这些基本的原理得到启发，法国科研人员发明了一种“人体电池”，即能把身体运动产生的能量转化成电能的微型装置。

　　这个装置被固定在人的髋部，在髋部运动的作用下，利用惯性原理，一个质量为50克、两端拴有弹簧且经过磁化的惯性重块在一个10厘米长的圆筒里上下移动，圆筒的内壁上环绕着线圈。重块的运动形成感应电动势，最后被收集起来，形成电流。

　　“人体电池”经科研人员反复试验表明，其所产生的电能足够满足各种便携电器的需要，人们将可以随时随地、随心所欲地使用随身携带的手机、手提电脑、计算器、全球定位装置等，而不用担心电池会在关键时刻耗尽。对于那些必须随身携带呼吸辅助装置或体内安装了人造心脏膜的患者，这种装置带来的便利就更大了，因为他们再也不用为不断更换电池而操心了。

　　跳舞可以产生能量

　　如果把改装后的“人体电池”放到脚下，那么就可以有更多的用途。

　　在同一原理基础上成立的第一个绿色夜总会WATT，位于荷兰的鹿特丹市。该夜总会建立在弹性材料上的舞池，收集到的能量能够给室内的照明系统和音响设备提供大部分的电能。

　　另外，利用相关原理，香港的加利福尼亚健美俱乐部，已经开始回收会员们运动所产生的能量，来照明健身房。

　　膝上“发电机”产生电能

　　研究发现，一个人走一步能产生6—8瓦的电能。但是，能量怎样回收，回收效果是否理想，这个结果值得大家等待。

　　不过，最近，英国西蒙菲沙大学人体运动学专家MaxDonelan发明了“人体发电机”，在腿部安上一个重1.6公斤的皮带连着的机械装置，就可以发电。

　　Donelan称，这个装置受到了混合燃料汽车刹车制动时产生的能量再循环利用的启发，并利用了电磁在振动中产生电流的物理原理，在人体运动时，这个装置就将小腿和膝关节进行有规律的运动所产生的热量转为电能。

　　穿衣也能产生能量

　　穿衬衫这个简单的动作也可以被转化为电能。美国乔治亚理工学院王中林研究员发现，利用氧化锌纳米光纤和芳纶纤维，人体的任何活动都可转化为能源。

　　由于纳米氧化锌具备其本体块状材料所不具备的表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等，根据特殊的设计，配上绝缘性的新型材料（芳纶纤维正好满足了绝缘性的条件），可以把机械能转换成电能。此项研究正在进行中。

　　人类释放的热能也能回收

　　人体产生甚至是人体释放的能量是可以回收的。在瑞典，每天在斯德哥尔摩中央火车站穿梭的25万旅客释放的热量就足够给一栋楼供暖。“不用打开窗子释放这些热量，我们可以用通风系统把它们收集起来。”琼霍斯特房产公司的卡尔·桑德姆说。这些热量通过简单的管道和泵可以加热循环水和供楼房取暖。

　　这个设想听起来很新奇，理论上也可行，但是在具体的实施上令人担忧。因为不打开窗子，虽然热量不散发出去，但是室内环境还是令人担忧。

　　■新闻缘起

　　6月15日，我国第18个全国节能宣传周正式启动，主题是“依法节能全民行动”。在居高不下的油价给世界政治、经济和人民生活带来巨大压力之际，开展全民节约能源具有特别重要的意义。

　　而科学家们面对能源短缺及环境恶化的挑战，正努力寻找更具可持续性和更加生态的新型能源。目前，一些科学家们正在研究将人体的动能转化为能源。

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　　纳米发电衣，“绿色发电”零污染

　　据英国《自然》杂志报道，美国华裔科学家王中林领导的科研小组最新研制出一种能产生电能的新型纳米纤维。借助这种“纤维纳米发电机”，走路、心跳这样司空见惯的运动将来都能用来发电。整个过程无排放、无污染，堪称最具潜力的“绿色发电”。

　　据报道，现年47岁的王中林是美国佐治亚理工学院教授、著名材料学家。实验过程中，他们把凯夫拉合成纤维放入化学溶液中，在纤维丝上镀上氧化锌。镀在纤维丝上的氧化锌会径向生长，“长”出直径仅为头发1/1800的纳米线。长满纳米线的纤维丝就像“女士卷发用的发卷”。将两个“发卷”平行放置，给其中一个镀金或其他金属，金属可以和氧化锌形成类似二极管的导电效应。然后在马达带动下，两个“发卷”相互错动摩擦，一拉一松。由于氧化锌的“压电效应”，纳米线的形变便可产生电能。

　　据了解，王中林等人的这项成果其最大吸引力在于，只要衣服穿上身无须做任何特别的动作，织物就可自行发电。王中林说：“这项研究的重点在于如果你被风吹、听到声波或者受到震动，衣服都会发电，你不必做特殊的运动。”简单地说，“只要你能动，就能发电。”

　　利用纤维成功进行纳米发电，意味着“发电衣”等柔性、可弯曲的发电体在不远的将来都会成为现实，甚至微风吹动的帐篷也能发电。