#人人能科普，處處有新知#從摩擦起電到摩擦納米發(fā)電機(jī)

兩千多年前，古希臘人意外發(fā)現(xiàn)用毛皮或毛織物摩擦過的琥珀可以吸引輕小物體，從而發(fā)現(xiàn)了摩擦起電現(xiàn)象。宇宙中的物質(zhì)其實都是由原子組成的，而原子是由更小的原子核和繞核運(yùn)動的電子組成的，原子核帶正電，電子帶負(fù)電。摩擦起電的實質(zhì)是兩種不同材料的得失電子能力不同，一種容易失去電子，一種容易得到電子，在摩擦過程中物體間發(fā)生了電荷轉(zhuǎn)移，電子由一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，失去電子的物體帶正電，得到電子物體則帶負(fù)電。毛皮摩擦橡膠棒時，毛皮更容易失去電子，從而帶正電，橡膠棒得到電子就帶負(fù)電。靜電指的就是靜止不動的電荷。

帶有同種電荷的兩個物體之間相互排斥，帶有不同電荷的兩物體之間相互吸引。在Maxwell科學(xué)+ （原名Maxwell創(chuàng)新科普實驗園）里有一組神奇的蒲公英，黃色蒲公英帶有相同的電荷，紅色的蒲公英帶有另一種電荷。當(dāng)兩朵黃色蒲公英靠近時，由于同種電荷相互排斥，蒲公英的花絲就會向兩側(cè)飄散；當(dāng)黃色蒲公英靠近紅色蒲公英時，由于異種電荷相互吸引，兩朵蒲公英花就會纏繞在一起，難舍難分。

圖1：Maxwell科學(xué)+的神奇蒲公英

摩擦起電現(xiàn)象廣泛存在于我們的身邊，比如摸金屬物體會被“電”到，脫毛衣時會聽到“劈里啪啦”的聲音，還有被吸在手上甩不下來的塑料袋等等。摩擦起電為人們帶來了很多煩惱，在充滿易燃易爆炸物體的空間里，靜電火花甚至?xí)l(fā)嚴(yán)重的爆炸！在漫長的歷史長河里，智慧的人們想了很多辦法來避免靜電的危害，比如在油罐車尾部安裝鐵鏈，以及使用各種抗靜電布料等。

隨著科技的進(jìn)步，摩擦起電在各個領(lǐng)域逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐岁P(guān)注的正面角色。愛因斯坦世界科學(xué)獎得主、能源界最高獎-埃尼獎得主、中國科學(xué)院外籍院士王中林院士及其團(tuán)隊于2012年發(fā)明了摩擦納米發(fā)電機(jī)，首次提出利用摩擦起電和靜電感應(yīng)的協(xié)同作用，將日常生活中的機(jī)械能收集起來轉(zhuǎn)化為電能，靜電在這里竟然成了大功臣！你能想象嗎？漂亮的氣球，好吃的糖和面包等等都可以作為發(fā)電材料。波瀾壯闊的大海，迎面吹來的微風(fēng)，甚至你日常生活中的一個小動作都可以成為發(fā)電的能源。讓我們一起在Maxwell科學(xué)+（原名Maxwell創(chuàng)新科普實驗園）神奇的科普展品中探究其中的奧秘吧。

圖2： 糖

圖3： 糖點燈

圖4： 發(fā)電面包

圖5： Maxwell科學(xué)+

發(fā)電臺燈

愛迪生發(fā)明的電燈為人們的生活帶來了極大的便捷，現(xiàn)在各種燈具已經(jīng)成為家家戶戶必不可少的重要照明工具，而這些燈都需要連接插座或者安裝電池進(jìn)行供電。但是在科普園進(jìn)門處，就放著一盞與眾不同的臺燈，它不需要接通任何外部電源，只需要輕輕的摩擦就可以把燈點亮。我們可以用這盞燈看書學(xué)習(xí)，也可以在這盞燈的燈光下一起做游戲。那么這是什么原理呢？這是因為摩擦塊和臺燈底座組成了一個便捷摩擦納米發(fā)電機(jī)，當(dāng)摩擦塊與臺燈底座進(jìn)行摩擦?xí)r，會在它們的接觸表面產(chǎn)生變化的感應(yīng)電荷，從而點亮燈泡。這樣我們就不用擔(dān)心停電或者電池沒電，可以隨時隨地使用臺燈照明了。

圖6： 臺燈照片

發(fā)電滑梯

幾層臺階，一條軌道，是孩子們對于“速度”的最初感受，承載了一代又一代人的童年記憶。

小朋友們，你們是不是經(jīng)常玩滑梯呢？尤其是在干燥的秋冬季節(jié)，當(dāng)你在滑梯上盡情玩耍的時候，是否經(jīng)?？吹狡渌谕婊莸男∨笥褌兊念^發(fā)豎起來了呢？這種現(xiàn)象就是摩擦起電，產(chǎn)生的是不流動的靜電荷。Maxwell科學(xué)+ 里的這款發(fā)電滑梯利用摩擦起電和靜電感應(yīng)原理的協(xié)同作用，將摩擦起電產(chǎn)生的“靜電”轉(zhuǎn)變?yōu)椤傲鲃拥碾姟?。?dāng)小朋友從滑梯上滑下時，發(fā)電滑梯就可以成功點亮小燈泡啦。小朋友們，學(xué)會了嗎？把你學(xué)到的神奇的小知識講給小伙伴們聽吧。

圖7： 發(fā)電滑梯和工作照片

發(fā)電葉子

我們在日常生活中經(jīng)常吃到的土豆、蘋果和檸檬都能夠用來發(fā)電，甚至僅用一顆橘子就能讓一盞燈亮起來。當(dāng)你聽到頭頂上的樹葉在沙沙作響的時候，你是否能想到這隨處可見的葉子也可以用來發(fā)電呢？可不要小瞧了這普普通通的樹葉哦，在山區(qū)或島嶼等偏遠(yuǎn)的地區(qū)，神奇的“發(fā)電樹葉”就可以發(fā)揮它們偉大的作用啦，可以為預(yù)警裝置和指示燈供電。那么我們一起來探索為什么樹葉會發(fā)電、又是如何發(fā)電的吧？

對于大多數(shù)植物，在葉片表面存在一層蠟紙物質(zhì)和微小的突起。發(fā)電樹葉是以天然葉子為原料，基于摩擦納米發(fā)電機(jī)原理進(jìn)行設(shè)計的。通過導(dǎo)線將葉子與小燈泡相連，然后我們讓葉子輕輕地晃動，就可以點亮小燈泡啦，還可以為路邊的廣告牌供電哦。

圖8： 發(fā)電葉子

發(fā)電花瓣

小朋友們，春天來啦！我們都會被春天美麗的景色吸引，當(dāng)我們走在春游的路上的時候，鄉(xiāng)間路邊的小花小草更是能吸引我們的目光。摩擦納米發(fā)電機(jī)選材廣泛，不僅葉子可以用來發(fā)電，就連這些美麗的花瓣也可以發(fā)電，這是為什么呢？這里面的奧秘就是任何兩種不同的物質(zhì)相互摩擦都會產(chǎn)生電。發(fā)電花瓣就是根據(jù)摩擦發(fā)電的機(jī)理，將花瓣和小燈泡通過導(dǎo)線連接起來。用我們的小手輕輕地晃動花瓣，就可以產(chǎn)生電能。發(fā)電花瓣將能量收集起來，就可以將小燈泡點亮啦。小朋友們，現(xiàn)在是不是將你心里的疑惑解開了呢？小朋友們也可以將花瓣能夠用來發(fā)電講給自己的爸爸媽媽聽呀，或者在爸爸媽媽的陪同下，一起來Maxwell科

學(xué)+（原名Maxwell創(chuàng)新科普實驗園）感受摩擦發(fā)電神奇的力量吧！

圖9： 發(fā)電花瓣點燈

圖10： 牌匾

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