高科技改造将"喝水鸟"玩具变成实用的发电机

科学家们将儿童的“喝水鸟”玩具改造成一种可以产生可用电量的工具。 有一天，该发电机可以为室内外的各种小型电子设备供电。首先，未经改造的饮水鸟（又名浸水鸟）是如何工作的？它的真空密封主体由两个玻璃灯泡组成，两个玻璃灯泡通过玻璃管连接，一个灯泡形成头部，另一个形成尾部。 头部灯泡形状的部分有一个突出的喙，并覆盖有吸收性织物，而尾泡则裸露。

"喝水鸟"的身体安装在一组塑料腿上，作为跷跷板般的支点，里面充满了一种叫做二氯甲烷的挥发性化学物质——其中一些化学物质处于液态，而另一些则处于气态 。 将一杯水放在玩具前面，高度可以让鸟的喙浸入液体中。

使用者首先将头部推入玻璃杯中，使其织物覆盖物通过喙吸入水。 一旦头部被释放，由于尾部液体二氯甲烷的重量，"喝水鸟"的身体就会摆回到直立（垂直）方向。

当水从织物中蒸发时，它会在头部泡内部产生冷却效果。 这导致头部中的二氯甲烷蒸气凝结成液体，因此它向下流入尾泡部分。 由于下半身的压力现在高于头部的压力，液体二氯甲烷被迫返回管子并进入头部。

结果，玩具的平衡中心转移到其身体向前倾斜的位置，将其喙浸入玻璃中，这样会吸收更多的水。 同时，头部和下半身之间打开一条清晰的通道，均衡压力。 然后液态二氯甲烷流回下方，使该过程再次开始……并一遍又一遍地重复。

由华南理工大学吴浩教授领导的一个科学家团队最近在其中一个玩具上添加了两个圆盘状摩擦纳米发电机模块到它的两侧。 这些设备利用摩擦起电效应，某些材料在相互摩擦时就会带电——这就是你梳理头发时产生静电荷的原因。因此，整个装置被称为"喝水鸟"摩擦电动水力发电机（DB-THG）。

为计算器供电的 DB-THG – 两侧的两个圆盘是摩擦纳米发电机模块装置，吴正勤等人

在室温 24 ºC (75 ºF) 和相对湿度 20% ± 5% 的实验室测试中，这台装置仅使用 100 毫升（3.4 盎司）水运行了 50 小时。 它还实现了高达 100 伏的电压输出，足以为计算器、温度传感器和 20 个链接的 LCD 屏幕等设备供电。

科学家们现在正在开发一种专门设计的 DB-THG 后继产品，它的性能比现有的改良玩具好得多。

“喝水鸟摩擦电动水力发电机提供了一种独特的方式，利用水作为现成的燃料来源，在环境条件下为小型电子设备供电，”吴说。 “当看到实际结果时，我仍然感到惊讶和兴奋。”

有关该研究的论文最近发表在《Device》杂志上。 在下面的视频中可以看到 DB-THG 的 LCD 供电动作。

DB-THG 为 20 个 LCD 供电（图片来源：Device、Wu Zhuangqin 等人）