科學家改造兒童玩具「喝水鳥」，變成摩擦電動水力發電機

科學家們將兒童的「喝水鳥」玩具改造成一種可以產生可用電量的工具。有一天，該發電機將可以為室內外的各種小型電子裝置供電。

喝水鳥的工作原理

首先來瞭解一下，未經改造的喝水鳥（又名飲水鳥）是如何工作的？

它的真空密封主體由兩個玻璃燈泡組成，兩個玻璃燈泡通過玻璃管連接，一個燈泡形成頭部，另一個形成尾部。頭部燈泡形狀的部分有一個突出的喙，並覆蓋有吸收性織物，而尾泡則裸露。

「喝水鳥」的身體安裝在一組塑料腿上，作為蹺蹺板般的支點，裡面充滿了一種叫做二氯甲烷的揮發性化學物質——其中一些化學物質處於液態，而另一些則處於氣態 。 將一杯水放在玩具前面，高度可以讓鳥的喙浸入液體中。

使用者首先將頭部推入玻璃杯中，使其織物覆蓋物通過喙吸入水。 一旦頭部被釋放，由於尾部液體二氯甲烷的重量，「喝水鳥」的身體就會擺回到直立（垂直）方向。

當水從織物中蒸發時，它會在頭部泡內部產生冷卻效果。這導致頭部中的二氯甲烷蒸氣凝結成液體，因此它向下流入尾泡部分。 由於下半身的壓力現在高於頭部的壓力，液體二氯甲烷被迫返回管子並進入頭部。

結果，玩具的平衡中心轉移到其身體向前傾斜的位置，將其喙浸入玻璃中，這樣會吸收更多的水。 同時，頭部和下半身之間打開一條清晰的通道，均衡壓力。 然後液態二氯甲烷流回下方，使該過程再次開始……並一遍又一遍地重複。

如何利用「喝水鳥」發電？

由華南理工大學吳浩教授領導的一個科學家團隊最近在其中一個玩具上新增了兩個圓盤狀摩擦奈米發電機模組到它的兩側。 這些裝置利用摩擦起電效應，某些材料在相互摩擦時就會帶電——這就是你梳理頭髮時產生靜電荷的原因。因此，整個裝置被稱為「喝水鳥」摩擦電動水力發電機（DB-THG）。

為計算器供電的 DB-THG – 兩側的兩個圓盤是摩擦奈米發電機模組裝置，吳正勤等人

在室溫 24 ºC (75 ºF) 和相對濕度 20% ± 5% 的實驗室測試中，這台裝置僅使用 100 毫升（3.4 盎司）水運行了 50 小時。 它還實現了高達 100 伏的電壓輸出，足以為計算器、溫度感測器和 20 個連結的 LCD 螢幕等裝置供電。

科學家們現在正在開發一種專門設計的 DB-THG 後繼產品，它的性能比現有的改良玩具好得多。

「喝水鳥摩擦電動水力發電機提供了一種獨特的方式，利用水作為現成的燃料來源，在環境條件下為小型電子裝置供電，」吳說。 「當看到實際結果時，我仍然感到驚訝和興奮。」

有關該研究的論文最近發表在《Device》雜誌上。在下面的視訊中可以看到 DB-THG 的 LCD 供電動作。

DB-THG 為 20 個 LCD 供電（圖片來源：Device、Wu Zhuangqin 等人）

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