充电迷们正越来越多地充斥在我们的城市。也许你已经看到过他们，在咖啡馆里，低着头，拿着笔记本电脑，正在寻找电源，为的是满足他们的嗜好。或者，他们会一直潜伏在一台游戏机旁，等待机会拔掉插头，这样他们就可以及时给iPad充电，以便跟上下一次微薄刷新。

　　贪得无厌地需要电力只会更糟。最后，经过多年呼吁拨号连接之后，人们可以随身拥有他们的网络生活，在火车上，上班路上，或在等公交车都可以。一切都变得更方便了，连接也更多了。当然，直到你的笔记本电脑“电池电量低”的指示灯开始闪烁，你才不得不挤进人群中，疯狂地寻找充电点，以挽救那份非常重要的文件。

　　自从引进无线技术，科学家们一直致力于寻求一种方法来满足这种大规模的电力依赖。圣杯公司（holy grail）是要研制出一套系统，它给电池充电不需要外部的电源。这多亏了一种新潮的压电材料，这种材料要产生电位只需要挤压它就行，潜在当受压力，他们的的研究现在正在加快步伐。

　　圣杯公司研制出一套系统，它给电池充电不需要外部电源。“压电材料是一匹这样的黑马，”罗伯特·多瑞（Robert Dorey）教授说，他是克兰菲尔德大学（Cranfield University）微处理机系统和纳米技术中心主任。“这些已经谈论了很久了，比如，办公桌上的电话，或者耳机上的小小扬声器，这些都极有可能集成压电材料。但是，应用压电材料真正快速发展，也只是最近五年的事情，原因是微尺度技术和蒸蒸日上的移动通信。

　　压电效应发生在许多晶体及陶瓷材料中。这些材料暴露于机械压力，就会引起电荷分离，形成的电压具有实际用途。特里沃·贝里斯（Trevor Baylis）是英国人，发明了最知名的发条收音机，2001年，他引人注目地走了100英里，穿越了纳米比亚沙漠，他就穿着他的“电动鞋”，这双鞋给一个小电池充电，这样他就能用他的手机。从那时到现在，技术已经走了很长的路，而且有大量的工作，尤其是在英国，是集中在利用运动和声音来发电。

　　“在这个时刻，很多兴奋是围绕着氧化锌纳米线，”多瑞说，“它们突然出现的所有地方，因为它们比较容易制作。很多这些氧化锌纳米结构几乎都能从溶液中长出来。因此，不是一定要做非常复杂的高温处理，虽然有时需要这样处理这些压电材料，但现在你可以使这些东西生长在基质上。”

　　“驱动手机所需的一定量的声音会让你听不清楚。”利兹大学提姆·考米恩（TIM COMYN）说。

　　韩国研究人员最近演示，使用氧化锌纳米线把 100分贝以上的声音转化为电能，这足够驱动小型电子装置。纳米线生长在蓝宝石基片上，使用的是热化学气相沉积(CVD：chemical vapour deposition)系统，然后要把这些纳米线而夹在两个电极之间。当处在噪音中时，它们就会产生一种温和电流，大约有5毫伏。虽然，这在现在还不足以驱动大多数装置，但是，研究人员希望，在不久的将来，这项技术可用于一些领域，例如，谈话时给手机充电，或高速公路旁的隔音墙交谈发电照明。

　　但是并不是每个人都相信。考米恩是利兹大学工程系的资深研究员，他相信，用声音发电会被证明是太难，对大多数实际应用都是这样。他说：“详细地说，一个100W的大声扬声器，这声音是相当高的，但通常只有百分之零点一的效率。所以，你只能产生0.1W的电，是用声音发电。如果你想象你能从理论上采集所有那些能源，你的手机就需要1瓦特或2瓦特。那么，这样大的声音你是需要的，因为要直接用来给给手机供电，但这声音会让你听不清楚。”

　　考米恩声称，未来是要使用动能发电。他已经参与一项为期两年的工程，一起参与的还有多瑞和其他研究人员，他们来自5所英国大学，他们将开发的系统可利用动能，就是士兵们行军产生的动能，用这些动能发电来驱动设备。这项100万英镑的项目，资助者是EPSRC和防务科学技术实验室（DSTL），他们希望减轻步兵承载的平均重量，可减到10公斤。

　　“你可以采集的能量来自士兵跑步，这要用一些装置，环绕他们的身体放置，”多瑞说，“但我们也在寻找压电材料的其他应用，比如，如何把这些材料涂在帐篷侧面。这样，你就会获得绝对足够的电力给电话充电，一夜就够了，也可以驱动GPS和所有其他的电子装置，当然都是指士兵携带的。这样，电池起的作用就更小了。”

　　然而，一个主要的问题，是谨慎地集成压电材料与其他纺织品，并仍然保持压电材料的效率。“我们想要一些东西来构成部分元件，而把压电材料置于弹性基质上，当然是一个挑战,”他补充道。

　　在英国，虽然这些研究目前主要集中于军事应用，但是，多瑞相信，在十年内，能量采集技术应用将越来越广泛，有朝一日将可以满足人们的需要。“不是要有大型电站，我们需要学学电脑网络类型的方法，在这方面，已经有一些很小的采能系统分散地放置在你家周围。所以，如果说你的电话可以发一些电，它就可以把多余的电传给烤面包机，烤面包机又可以把电传给冰箱。你就会看到一种结构，一个家庭可以产生足够电能供自身使用，还可把多余的电传给邻居。”

　　全球市场需求的压电传动装置和马达估计是66亿美元左右，这是一年前的情况，预计2014年将会增加到123亿美元。如果研究进展照目前速度推荐，英国可能会以较大比例分享这一数字，并有助于形成全球能源基础设施。与此同时，充电瘾君子们将无法离开他们的充电器，因为无线世界还在继续发展。

　　科学家已开发出一种生态环保材料，可以替代压电陶瓷。大约90%的压电陶瓷材料是由陶瓷晶体铅锆钛酸酯（压电）制成。这种材料是有毒的，因为它含有铅，这种材料是唯一的例外，没包含于欧洲指导性限制使用的某些有害物质中，这一限制专用于电机及电子元件。

　　利兹大学科学家一直专注于开发环保、无毒的压电陶瓷替代材料，2012年，这一赦免权会被审查。

　　该大学材料研究所一直在使用的钻石光源，就在哈维尔大学（Harwell campus）的科技设备委员会（STFC），他们用此观察压电陶瓷的其结构和性能，他们已经发表了研究结果，就在最新一期的《应用物理学通信》上。

　　该组织使用I15苛刻条件下的钻石光束线，探测陶瓷内部晶体结构，使用的是高能定位x射线光束。科学家们声称，已看到晶体结构的变化，是在应用电场时看到的。他们的结果表明，一种新材料，就是钾钠铋钛（KNBT）具有相同的压电性能，就和压电陶瓷一样。

　　考米恩是首席研究人员，负责这一项目，他说：“这些结果非常令人鼓舞。虽然使用时无害，但在它们的使用寿命中，这些压电陶瓷产品也需要小心地处置，由于它们含有铅，相应地，我们很有兴趣开发无铅压电材料。”

　　亚当·若里斯（Adam Royles）是一位博士生，也搞这个项目，他补充说：“无铅解决方案不仅意味着可以更安全地支配电子设备，而且，由于没有了铅，这些新材料远远轻于压电陶瓷。压电材料在市场上可应用于很多领域，而更轻便而又无铅的替代方案会带来很大变化。”

　　该小组将继续探讨钾钠铋钛（PZT：lead zirconium titanate ）晶体的属性，现在，他们在研究钻石，就是研究引入电场时材料的转化，包括在高速状态（每秒1000次）和不同条件下的转化，这要使用不同的探测器。