石墨烯中碳原子的固有波运动能让材料变成潜在的无限能源

当石墨烯的用途似乎被开发殆尽之时，美国阿肯色大学的研究者发现了一种方法能让这种二维材料成为清洁的、可能取之不尽的能源。科学家们利用石墨烯片层中碳原子的随机波动，得到了强到足以为一只手表无限供电的交流电。

石墨烯是仅有一个原子厚的碳晶格材料。它不可思议的强度和导电性、导热性意味着它的广泛应用：灯泡、牙齿修补、麦克风、摩托车头盔、滤水器、智能手机屏幕甚至散热鞋。

当阿肯色大学的研究者们用扫描隧道显微镜研究石墨烯的固有运动时，无意中发现了这种材料的潜在新应用。悬浮在流体中的微粒会因环境中更大粒子的撞击而随机运动，这种现象称为布朗运动。而在石墨烯中，原子会响应四周环境温度而振动，从而使截面上链接的碳原子随之涨落，就如同大海上的波纹一样，在整个材料中传递。

这种运动可以通过研究者们创造的振动能量采集器（VEH）而被用作能源。整套系统靠一片悬浮在两个金属电极之间的带负电荷的石墨烯运作。当原子群上升时，石墨烯会弯曲并碰到高电极，产生正电荷；当下降时会碰到低电极，这样就产生了交替电流。

当然，微观尺度的能量对于宏观事物来说非常小，但事情总是相对而言。每一个波纹会产生10平方纳米的弯曲区域，跟电极接触会产生10皮瓦的电力。这勉强算作电火花，但石墨烯如果按比例扩大到10微米宽（1万纳米），能量会以指数形式增加。

这些片产生的电流加起来能为一只手表供电。鉴于它是自发而且无限产生，VEH可提供小型电池的替代方案，而且是不用充电永不枯竭的。研究员计划下一步在石墨烯以外的其它材料上进行实验，最终使这种技术用在其他电子设备上，比如起搏器、助听器和其它穿戴设备。

研究结果发表在《物理评论快报》上。

文章来自phys，原文题目为Could graphene ripples be tapped into as a clean, limitless energy source，由材料科技在线团队翻译整理。