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自给自足的人体生物能发电

①随着煤炭、石油等资源日趋枯竭,环境恶化日趋严重,一些科学家为了开发更多的新能源,已把研究课题转向人类自身的生物能这一领域,利用人体生物能发电现已初见成效。

②人体中存在着一些化学物质,它们之间在发生反应时会产生化学能量。像新陈代谢过程中,葡萄糖和氧分子的反应就有能量释放出来,若稍加利用,这种能量就可以转化为电能。根据这一原理,科学家开始了人体生物电池的研究。

③据专家介绍,人体生物电池的电极是由两根长2厘米、直径约1/7 000纳米的碳纤维制成,在每根碳纤维的外层还涂有一种聚合物,此外还有一种作为催化剂的葡萄糖氧化酶。聚合物的作用是将碳纤维与葡萄糖氧化酶连接成一个电路,而葡萄糖氧化酶则是用来加速葡萄糖与氧分子的化学反应。这种人体生物电池在37℃、pH为7.2的环境下工作,这很接近人体血液的温度和酸碱度。它产生的动力可以驱动一个监控糖尿病的小型传感器。

④人体生物能发电还有其他形式。当一个人坐着或站立时,就会持续产生重力势能。此时,若能采用特制的重力转换器就能将这种能转换成电能。美国有一家公司将发电装置埋在行人拥挤的公共场所,外面是一排踏板。当行人从板上走过时,体重压在板上,使与踏板相连的摇杆向另一个方向运动,从而带动中心轴旋转,使与之相连的发电机启动。

⑤除此以外,人体生物能中的热能也可被利用。人每天都要散发大量的热能,而且是通过辐射传播出去。一般一个50千克重的成年人一昼夜所散发的热量约为2 500千卡。利用人体的热能制成的温差电池,可以将人体的热能转换成电能。这种温差电池做得很精致,只要放在衣服口袋里就能工作。它可以起到电源的作用,给助听器、袖珍电视机、微型发电机等供电,可谓是自己发电自己使用。

⑥人体能源可以说取之不尽,用之不竭,而且没有污染。如此神奇的能源是我们每个人都具有的,充分利用它,便会为我们的社会节约更多的能源,希望这种新型的能源会越来越多地造福于人类。

(选自《能源科学的奥秘》,有改动)

上一题 下一题 0.0难度 选择题 更新时间:2019-03-03 06:39:39

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同类题2

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打不碎的韧性陶瓷

       ①陶瓷,是用物理化学方法制造出来的最早的人造材料。一万多年以前,它的诞生使人类由旧石器时代进入了新石器时代。然而,陶瓷的脆性一直是它的致命弱点,如果能够克服这个弱点,再加上它原有的耐磨、耐高温、耐腐蚀等非常有价值的性能,那么陶瓷材料的前途将远远超过现代的优质合金。

       ②可喜的是,经过科学家的不懈努力,终于找到了克服陶瓷脆性的“药方”。

       ③首先,从改善内部结构着手。研究表明,在陶瓷的原料中添加少量的氧化钇、氧化镁、氧化钙等粉末,经高温炼制成氧化锆陶瓷后,其中的氧化锆便生成两种晶体:立方晶体和四方晶体。当陶瓷受到外力作用时,四方晶体便变成一种单斜晶体,体积迅速“膨胀”。由于晶体的体积急速增大,进而可阻止陶瓷中原先存在的细微裂纹的扩展,陶瓷就不会破裂了。有人在氧化铝坯料中加入二氧化锆,当加入量为基体体积的15%时,陶瓷的硬度可以提高3倍,有人称之为“陶瓷钢”。

       ④其次,将纤维均匀地分布于陶瓷的原料中,以提高陶瓷的强度和韧性,其原理与我们在石灰中加入纸筋相类似。这是因为,将纤维加入陶瓷原料中,具有以下三大作用:纤维不易拉断,在工作时可承担大部分外加负荷,减轻陶瓷的负担,使裂纹不易产生;纤维与陶瓷体结合在一起后,具有很大的摩擦力,于是,陶瓷的韧性可以大大增加;即使陶瓷出现了细微裂纹,纤维也能将它们紧紧拉住,使裂纹不至于进一步扩展开来。

       ⑤第三,还在改善陶瓷表面状态方面下功夫。一般来说,陶瓷的断裂大都从表面开始,因此,改善陶瓷表面状态就犹如为防止陶瓷的破损设下了一道屏障。具体方法为:通过化学和机械抛光技术消除陶瓷的表面缺陷;对氮化硅、碳化硅等非氧化物,只要通过控制表面氧化技术,就可消除表面缺陷或使裂纹尖端变钝;通过热处理也可达到表面强化或增韧的目的。

       ⑥经过特殊加工的陶瓷,再也不是那种碰不得、摔不起的“瓷娃娃”了,即使把它丢在水泥地上也毫无损伤。这种打不碎的陶瓷,目前已经广泛应用于一些高科技领域,如用来制造汽车、飞机、快艇的发动机和其他重要零部件。这类陶瓷材料无疑将有广阔的发展前景。