昨日，德国电子同步加速器研究所（DESY）与汉堡工业大学的科研团队联合发布了一项创新成果，一款基于纳米多孔硅结构的摩擦纳米发电机。

它通过向纳米多孔硅中推入和抽出水流，借助界面摩擦效应将机械能转化为电能，为低功耗设备供电开辟了新路径。这一突破不仅让“无电池供电”离现实更近，更在对设备可靠性、轻量化要求极高的航空航天领域，展现出巨大的应用潜力。

那么，这款依托水流与纳米材料的发电机，究竟能为航空航天领域带来哪些具体应用？让我们一同往下看。

近地轨道：为航天器传感网络“续航”

近地轨道上的卫星、空间站辅助设备等，搭载了大量用于监测温度、压力、姿态、空间辐射的低功耗传感器。这类传感器数量庞大但单台功耗极低，传统布线供电不仅增加航天器重量，还易因线路老化引发故障。

纳米发电机可通过以下两种方式为其供电。

第一、利用航天器自身振动与形变转化电能。

将纳米发电机集成于传感器外壳或航天器结构部件，航天器在轨运行时的微小姿态调整振动、太阳能帆板受光照/阴影交替产生的热胀冷缩形变，均可转化为电能。

第二、捕捉轨道大气微弱能量。

近地轨道存在稀薄大气，航天器高速飞行时与大气分子的摩擦、气流对设备表面的冲击，可通过纳米发电机的摩擦效应转化为电力。这种方式尤其适用于低轨卫星的外围传感器，无需额外能源输入即可实现“自主供电”，构建稳定的在轨传感网络。

深空探测：破解“能源补给难题”

深空探测任务远离地球，传统太阳能电池因光照强度骤降效率大幅降低，核电池则面临成本高、安全性争议等问题，纳米发电机的“机械能发电”特性恰好适配这一场景。

第一、与探测设备运动结合发电。

火星车在火星地表行驶时，车轮与土壤的摩擦、车身跨越岩石时的颠簸振动，可通过安装在车轮轴、车身底部的纳米发电机转化为电能，为火星车上的环境分析仪、通信天线补充能源，延长设备工作时间。小行星探测器靠近目标天体时，探测器与小行星表面尘埃的碰撞摩擦、姿态调整时的推进器微小振动，也能通过纳米发电机发电，为近距离成像设备、样本采集传感器供电。

第二、作为应急备用能源。

深空探测中，若探测器主电源突发故障，纳米发电机可依靠设备残余的机械运动或环境机械能，提供短暂电力，保障关键数据向地球传输，降低任务失败风险。

载人航天：实现设备“轻量化与高可靠”

载人航天对设备轻量化、供电可靠性要求极高，纳米发电机可通过“能源与结构融合”的方式优化供电系统。

第一、利用航天员日常活动发电。

在空间站舱内的座椅、扶手、通道地板等部位集成纳米发电机，航天员坐立起身时对座椅的压力、行走时对地板的踩踏力、操作设备时对扶手的握持力，均可转化为电能。

第二、适配生命保障系统“流体发电”。

航天器生命保障系统中存在冷却液、饮用水等液体循环，可在液体管道内嵌入纳米多孔硅结构的纳米发电机。液体在管道内的流动、挤压多孔硅产生的摩擦效应，能直接转化为电能，为管道内的流量传感器、温度传感器供电，实现“发电-传感一体化”，简化系统设计并提升可靠性。

特殊场景：助力空间环境监测与安全预警

在空间碎片监测、高能粒子探测等特殊任务中，纳米发电机还能实现“传感与发电协同”。

第一、空间碎片撞击监测。

在卫星或空间站的外部防护层部署纳米发电机阵列，当空间碎片撞击防护层时，撞击产生的振动会触发发电机发电，且发电信号的强度、频率可实时反映碎片的撞击能量与速度，无需额外搭载专用探测设备，即可实现“被动式监测”，为航天器规避危险提供数据支持。

第二、极端环境下的稳定供电。

在深空探测中遭遇的-200℃以下低温、强辐射环境，传统电池易出现电解液冻结、电极老化等问题，而纳米材料具备优异的抗低温、抗辐射性能，纳米发电机在这类极端环境下仍能稳定工作，为关键设备提供持续电力。

从近地轨道到深空探测，从载人航天到特殊监测，这款摩擦纳米发电机以独特优势为航空航天供电破局。随着技术不断成熟，它必将成为航天能源体系的重要力量，助力人类探索宇宙的脚步走得更远。

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