1、1你的鞋底会发电近两年，利用人体发电的技术已经日渐成熟，可能率先成为我们随身携带的发电机设备也已经浮现，那就是鞋底 人体是非常强大的“能源生产器”：体温产生的热能，体重产生的重力能，人体运动产生的动能但或者由于方案太过烦琐，或者由于能量不足，或者太过昂贵，这些能源一直未能被充分利用。然而，由于人体能源具有显而易见的应用优势使用便捷，传输距离短，生命不息发电不止，找到它们并利用它们，多年来一直是新能源研究的重要课题。 随着科技的发展，近两年利用人体发电的技术已经日渐成熟，并渐渐走出了实验室，出现在市场中。其中，将率先成为我们随身携带的发电机设备，也已经浮现鞋底。 有趣的商品 早在 2010 年，
2、欧洲移动运营商 Orange 公司就在英国推出了一种热电橡胶靴或惠灵顿长筒靴。这款靴子的底部内嵌发电装置，可将穿鞋者脚部的热量转化为电能，为带有电池的手持设备充电。 这款靴子主要根据以物理学家托马斯?约翰?塞贝克的名字命名的“塞贝克效应”设计而成，塞贝克（Seeback）效应又称作第一热电效应，它是指由两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。在这款靴子中，靴底处有一个热电偶，如果电偶的一面2受热，而另一面受冷，就会产生电荷。这些电荷会传至鞋跟处的一个蓄电池上，两种不同金属接成一个闭合电路，然后利用它们所接触部位的温差在电路中产生电流。使用者可以把手机插入长筒靴顶部的
3、电源插孔，利用运动所产生的电能给手机充电。 但是这种靴子虽然让许多人称奇，实际购买者却不多，除了价格较贵，以及防水、除味等问题以外，最重要的是，这种靴子外形不漂亮，激不起人们的购买欲望。 到了 2012 年 6 月，一位 24 岁的肯尼亚小伙子 Anthony Mutua 发明了一种新技术，把一种超薄芯片置于鞋底，运动所产生的压力会产生电能，对手机进行充电。它可以通过两种方式获得能源：一是人体运动瞬间，置于鞋底的设备产生电能，可以用一根非常细的充电线将手机与鞋连接起来，直接进行充电；二是不用连接，因为该设备可以存储电源，待存储足够电量后再对手机进行充电。 这种芯片可以嵌入到几乎所有的鞋里，即使
4、鞋坏了，也可以将其转移到其他鞋子中。该芯片安装到每双鞋的价格是 46 美元，拥有两年半的保修期，支持几乎所有的手机。Mutua 得到了肯尼亚国家科学与技术委员会的资金资助，帮助其量产。 但是据记者了解，这种芯片至今未能在中国市场上出现，也许“肯尼亚制造”的背景影响了人们对其的接纳。 国人的尝试 对于研究如何利用鞋底发电，中国人的热情也不落后于任何其他国家。 3早在 2006 年 4 月 5 日，国家专利局就通过了一个关于“鞋底发电”的实用新型专利授权，专利权人为广东的陈秋平，专利号为200420058710，主要内容为“一种鞋底发电装置” ，装设于鞋跟内，其特征是包括有一盒体，该盒体内装设有发
5、电机、变速箱、齿轮及充电装置，盒体前上端以一装设有弹簧的铰链枢接一压力板，压力板的下端向盒体内方向以一铰链一弹簧枢接一齿条，该齿条与盒体内设置的齿轮啮合，齿轮与一变速箱连接，变速箱输出端的传动轴连接发电机，发电机的输出端连接于充电装置上；鞋跟后端装设有一充电电池盒，其内装设有充电电池，充电电池的电极与充电电池盒体上装设的外引电源插口连接，外引电源插口与充电装置的输出端连接。这一设计利用了齿条、齿轮、变速箱及发电机，把人们走路的压力动能转变成机械能再转换成电能，可以解决野外携带电池用电的困难，可惜似乎有点过于烦琐。 到了 2012 年 9 月 5 日，国家专利局又发布了一项新的实用新型专利授权公
6、告，申请人为宁波市象山博生电子科技有限公司，设计者刘伟定，专利号 201120496135。内容为“长筒充电靴” ，具体涉及一种鞋底发光手机充电控制电路。采用并联的四组发光二极管组和一些电阻、电容，不需要 220V 电源，直接利用人体在行走时的重量和冲击力量，就可以实现发电。 如果这项专利能够找到合适的商业化途径，在今年我们就应该能在市场上看到它。试想一下，在我们携带的智能终端越来越大，而电池电量很难挺过 24 小时的今天，如果能于走路时，由鞋底自动为身上的手机或数码相机充电，那该有多么美妙？ 4神奇的发明 经过多年探索，鞋底发电已经找到了很多种实现方式，有些在实验室里已经发明出来的东西甚至可
7、以用神奇来形容。 对于鞋底发电来说，一个普遍的问题是发电量不高，只能用于手机等小电器。但是据英国每日邮报报道，美国威斯康星大学汤姆?克鲁本勤（Tom Krupenkin）教授率领的一个团队已经研发出一项技术，可以产生高达 10 瓦的电流量，是一般压电设备的上百倍，甚至可以满足笔记本电脑的使用需要。此方案利用了一种名为 Galinstan 的合金，与水银很相似，不过没有毒性。当他们将两个装有该流体的小袋子置于鞋内时，它们就会因人脚抬升和下落的动作而受到挤压，从而产生电流。该论文2010 年 8 月 23 日发表于自然通讯 （Nature Communications）杂志上。去年 5 月， 每日
8、邮报还报道了由美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室研发出的一款新型发电器，这款和普通纸张一样轻薄的发电器上覆盖有经过特殊处理的无害“病毒” ，放进鞋子里后，这种“病毒”就能够把人们走路时产生的动能转化为电能，所产生的电能可供一个小型液晶显示屏使用，相当于一块 7 号电池所产生电能的四分之一。这项技术之所以引起大家的重视，因为这是世界上第一台有生命的发电机，由于是“病毒” ，它在几个小时内就可以自我复制出数以百万计。来自伯克利实验室物理生物科学部的科学家李承旭（Seung-Wuk Lee）说：“因为有这种生物技术工具，就可以大规模生产转基因病毒，这些压电材料可提供一条简单的途径，制备未来的新型微电子
9、装置。 ” 5另外，美国佐治亚理工学院的研究人员还已经开发出一款原型产品，能利用运动例如手机在口袋中的晃动产生的静电给手机电池充电。据说，这种纳米发电机能将机械运动能量的 10%至 15%转换为电能，而更薄的材料转换率甚至可以达到 40%。一块 5x5 厘米的材料能同时点亮600 盏 LED 灯泡。 实际上，正如汤姆?克鲁本勤教授所说：“人在快速奔跑时可以产生上千瓦的电量。 ”来自于人体自身的“清洁能源”几乎是无穷无尽的。现在的主要问题是，如何用比化石能源和污染环境的蓄电池更方便、更经济的方式挖掘出这些能源，为我们服务。 对于鞋底发电来说，当前更为现实的难题是如何让充电器摆脱 USB接口或者电源连接线，对于军人来说，也许这根线并不是问题，但恐怕很少有普通用户愿意戴着它们跑来跑去。有消息称，苹果将从 iPhone 6开始采用无线充电方式，对于还在雏形当中的鞋底充电产业来说，这将是一个好消息。
