纳米发电机指的是纳米尺度下的结构组成的材料具备积累电荷产生电压的功能——也就是发电。和传统的电机相比,后者利用的是电磁感应原理,闭合线圈在磁场中旋转,通过切割磁力线运动造成电势差,从而产生电流并发电。纳米发电机并不是把发电线圈做成纳米量级,在切割磁力线转动,那样操作起来就太麻烦了。

纳米发电机分两类:压电纳米发电机和摩擦纳米发电机。本质上,发电机都一样,就是将机械能转化为电能,通过机械力或机械运动,实现电荷的转移,产生高电动势,进而产生电流输出。压电纳米发电机,主要是氧化锌等纳米线。这类纳米线属于半导体,同时也是压电材料。一根纳米线,受外力发生弯曲时候,会产生电压。如果将一大堆氧化锌纳米线整齐排列,那么集体对纳米线丛施加压力,就会产生一个很大的电压。如果把纳米线做成毛刷形式,让其转动过程中互相压致弯曲,就能像普通发电机那样将转动的机械能转为为电能。摩擦纳米发电机的原理就是摩擦起电,比如用尼龙和聚四氟乙烯两类材料构成纳米结构,通过摩擦相互作用转移电子,形成足够高的电动势。

这两类纳米发电机都已经有原型机出现。因为是纳米结构,实际上输出的电流或产生的电压还是极其有限的。然而科学家设想,如果把纳米发电机置于我们的生活用品中,也许就可以把浪费的机械能收集起来作为电能。例如走路时候鞋子的摩擦发电,产生热量可以给我们脚步保暖。仓鼠爬笼子、遛狗散步等都可以发电,没准可以给手机充电。