软片从运动中捕获能量

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  林斯顿大学的研究人员已经创造出一种柔软的材料,当其受到压力时,会自动收集能量的数据记录。研究人员表示,该材料可成为鞋底的一部分,为便携式电子设备提供能量,甚至可放置于心脏病患者的肺部,当患者进行呼吸时,能为其心脏起搏器充电。
  能量收集橡胶将称之为压电晶体(即PZT)的带状压电材料夹在片状硅胶中。当受到机械式的压力时,压电材料产生一定的电压,生成电流,电流也能被还原成机械运动。
  橡胶材料在弯曲时能利用外加的80%的能量——比现有的柔软的压电材料多四倍。
  假如能量获取技术迅速起步,柔韧性将被证明是非常重要的。例如,在军队中测试时,把硬底的压电鞋作为动力来源,但士兵们都抱怨脚疼。以前柔软的能量采集器——建立在压电聚合物、纳米线或其他类型的晶体的基础上——只能产生微弱的电流。
  PZT是我们所知的压电材料中最有效的,但其晶体结构意味着它必须在高温下生成,而这样的高温通常会融化柔软的基底。由机械工程学教授迈克尔·麦卡尔平(Michael McAlpine)率领的普林斯顿大学的研究人员解决了这一问题,他们在高温下生成PZT,然后将其转移到位于硅胶上的薄的带状材料上。
  首先,研究人员用一种化学腐蚀溶液处理PZT,从晶体表面取下一片薄的带状体。然后,使用一种聚合物印章取得带状物,在被第二片硅胶片覆盖和密封之前把其放置在硅胶片上。麦卡尔平说:“我们制造柔软的PZT带状体的所有过程非常简单明了。”更重要的是,研究人员发现,这一过程不会损害PZT的能量转换效率。
  《纳米快报》(Nano Letters)描述了概念验证实验,这个实验显示了橡胶包裹的PZT带状体保持了其能量转换的高效率。麦卡尔平说,简单的压制过程应迅速扩大,以制造更大的薄片。他已经为这个过程提交了专利申请。
  麦卡尔平特别注重对材料进行生物医学的应用,并表示它可能会减少外科手术——这是患者进行移植所必须经历的——的数量。例如,医生可以在最初的外科手术中,把一个发电薄片紧靠在肺部旁。麦卡尔平说,器官持续的运动能够帮助电池充电。
  密歇根大学外科和生物医学工程教授吉姆-格罗特伯格(Jim Grotberg)说,对患者进行无线监测和药物传输带有长期的医疗问题,这是另外一些潜在的应用。他说:“如果你有一个传感器,用来监测心率、大脑活动或者血压,或一个植入式的胰岛素注射系统,你就需要一个电池。”
  PZT本身并不具有生物兼容性一“P”字母来自铅的化学符号,它是组成部分之一,此外还有锆和钛。但带状晶体被完全密封在硅中,而硅是美国食品药品管理局(U.S.Food and Drug Administration)批准用于医疗植入物的材料。
  即使动物试验目前仍只是刚刚起步,但普林斯顿大学的研究人员现在正在用薄片制造设备原型,测试当它们被固定在鞋子上时能产生多少电力。
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摘要:近年来,随着社会经济的快速发展,我国城市化进程日益加快。大量人口涌入城市,城市人口规模急剧增长,城市的环境承载能力变得越来越脆弱,人居环境不断恶化,城市居住环境问题越来越受到社会的重视,城市绿化工程和城市园林建设在城市化进程中作用日益突出。本文就我国北方城市园林建设工程及城市绿化管理养护工作展开探讨,对城市园林的设计施工及城市绿化养护的实施谈一点自己的看法。    关键词:园林绿化;生态环境