2015/06/05
經濟部能源局
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編譯／張心紜
天氣有可能驅動下一代的智慧玻璃！研究人員發明出一種可以從風雨中獲得能量來改變顏色的玻璃，為過去常由電池、太陽能板或插入式插座供能的智慧型窗戶，提供了一項替代性的選擇。
透過改變屬性來阻擋光或熱的智慧玻璃已存在數10年，常見的應用包括防眩光汽車後視鏡，以及為了保護隱私或節約能源而改變顏色的窗戶。然而，上述應用大多價格昂貴，加上作為能量來源的電池和插入式插座並不環保，嵌入式太陽能板又會遮蔽或讓部分玻璃變得模糊，於是，研究人員發明了一種可以隨著天氣變色的新型玻璃。
新型玻璃利用摩擦生電，驅動夾在2層玻璃板之間的奈米發電機，讓原本透明的窗戶染上一層深藍色的陰影。發電機的最外層是用來收集來自雨水的靜電能量：雨滴和空氣接觸時，會產生正電荷，當帶有正電荷的雨滴打落在由負電矽膠材質聚二甲基矽氧烷（poly-dimethyl-siloxane，簡稱PDMS）製成的奈米稜錐體塗層上，就會產生電流。
奈米發電機的第2層則可以將風吹產生的動能轉變為電能。這層由2片帶電、透明的塑料組成，塑料之間以奈米彈簧線圈隔開，當風吹向窗戶時，彈簧便會被壓縮，使2片塑膠片接觸而產生電流。
研發團隊於2015 年3 月的網路版美國化學學會《奈米》期刊（ACS Nano）中發表了這項研究，實驗結果顯示，這種玻璃每平方公尺可產生高達130毫瓦的能量，足以供應心跳節律器或智慧型手機待機時的電力。美國喬治亞理工學院（Georgia Institute of Technology） 奈米科學家，同時也是本項研究的共同作者王鍾（Zhong Wang）表示，這種輸出電力不但適用於智慧玻璃，還可能作為居家或辦公室電子產品的電源。
現階段，距離智慧玻璃商業化還有很多難關需要克服，例如玻璃還無法儲存電力。美國凱斯西儲大學（Case Western Reserve University）奈米材料工程師戴黎明（Liming Dai）認為，若要解決這個問題，將不影響能見度的透明超級電容鑲入玻璃中或許是個辦法。此外，目前能源板的能源轉換率約為60％，未來團隊將試著提高奈米發電機的能源效率。
在我們的生活周遭，其實還有許多像風、雨這樣的免費能源，或許在不久的將來，科學家們能從大自然中獲取更多的能量。
關鍵字：智慧玻璃,奈米,電流