200年前的(de)技能构思，可能带来21世纪的(de)能源革命？,电机(ji),静电,C-Motive
导读(du)：虽然目前接头静电电机(ji)的(de)大范围普及为时(shi)尚(shang)早，但就(jiu)像锂离子电池从实验(yan)室走向千家万户那样，随(sui)着研究(jiu)的(de)推进和商业化的(de)尝试，静电电机(ji)同样存在着巨大潜力。
（文/周盛明 编纂/高莘）
早在200多年前的(de)18世纪中叶(ye)，美国闻(wen)名的(de)政治家、内政家、科学家、发明家本杰明·富兰(lan)克林（Benjamin Franklin）基于静电现象中正负电荷之间的(de)感化力提出了“静电电机(ji)”的(de)假定。
本杰明·富兰(lan)克林计划的(de)静电电机(ji)复制品美国国家汗青博物(wu)馆
1749年，富兰(lan)克林首次向公众展现了静电电机(ji)的(de)原型。遭(zao)到材料科学和相干技能的(de)限制，静电电机(ji)一直停顿在实验(yan)室中。但随(sui)着科技的(de)进步，这项200多年前的(de)技能构思，正在带来颠覆能源效(xiao)率的(de)可能性。
无需稀土，效(xiao)率较电磁电机(ji)提升80%
从风扇、空调到新能源汽车，乃至是一块小小的(de)石英表(biao)，电机(ji)在我们的(de)生活中无处没有在。目前险(xian)些全部的(de)电器中利用的(de)都是电磁电机(ji)：依靠电流在铜线圈中活动发生磁场，通过电磁感化驱动扭转。
作为比拟，静电电机(ji)则通过正负电荷的(de)吸引和由此发生的(de)运动，没有必要电流的(de)活动，它依附(fu)于静电场的(de)变(bian)化来发生扭转。
因(yin)为静电电动机(ji)没有必要利用磁性材料，以是没有必要传统电磁电机(ji)中的(de)稀土元素。此外，静电电机(ji)所(suo)需铜量约为传统电动机(ji)的(de)5%。
此外，因(yin)为静电电机(ji)幸免了电流因(yin)为导线内阻带来的(de)损耗，以是效(xiao)率较电磁电机(ji)提升80%以上。
《华尔街日报》近日刊(kan)文称，静电电机(ji)没有但可以在机(ji)器人范畴提升其操纵精度，它们还可以提高空调零(ling)碎(sui)、工厂、物(wu)流中央和数据中央的(de)效(xiao)率。此外，静电电机(ji)还可以作为发电机(ji)利用，提升可再生能源的(de)获得效(xiao)率。文章中还指出，该技能乃至可以作为微型无人机(ji)的(de)动力来源。
从实验(yan)室走向产业运用
因(yin)为静音电机(ji)在一些指标(biao)上具有优势，这项技能正渐渐从实验(yan)室中走向产业范畴。
位(wei)于美国威斯康星州的(de)科技公司C-Motive Technologies正在致力于复兴富兰(lan)克林提出的(de)构思，开发可用于产业界的(de)大型静电电机(ji)。
相干资料显(xian)示，C-Motive Technologies目前制造的(de)原型机(ji)器可以或许供(gong)应高达18N·m的(de)扭矩和360W的(de)功率，他们声称这些指标(biao)是同类产物(wu)中的(de)最高水平。
C-Motive的(de)静电电机(ji)外观C-Motive Technologies
C-Motive Technologies正在与一些公司互助，将该静电电机(ji)推向实际运用。据悉，联邦快递(di)（FedEx）和罗(luo)克韦尔自动化（Rockwell Automation）正在测试它们的(de)产物(wu)。
《华尔街日报》征引罗(luo)克韦尔自动化高等技能总监凯尔·克鲁(lu)姆（Kyle Crum）的(de)话表(biao)示：“相对(dui)照于静电电机(ji)，电磁电机(ji)相干技能都是在相反的(de)物(wu)理道理上发生变(bian)化，而静电电机(ji)是彻底的(de)变(bian)革。我很少轻易利用‘变(bian)革性技能’这个词，但此次多是真的(de)，它可能会改变(bian)游戏规则。”
C-Motive的(de)静电电机(ji)及其外部转子/定子板的(de)放(fang)大图C-Motive Technologies
联邦快递(di)的(de)技能人员马克·克劳利（Mark Crowley）则表(biao)示，他们正在德克萨斯州沃斯堡邻近的(de)一个中央测试这些静电电机(ji)。
中国也在该范畴取得了注视(shi)的(de)成果。据悉，北京航空航天大学科研团队(dui)利用自主(zhu)开发的(de)新型静电电机(ji)，成功研制出仅重4.21克的(de)太阳能动力微型无人机(ji)，实现纯自然光供(gong)能下的(de)连(lian)续飞行。相干成果7月18日在国际学术期刊(kan)《Nature》揭(jie)橥，这也是海内首个在《Nature》上揭(jie)橥的(de)飞行器成果。
北航科研团队(dui)研发的(de)太阳能动力静电电机(ji)微型无人机(ji)收集图片
北航能源与动力工程学院教授漆清白表(biao)示，对(dui)于微型无人机(ji)来讲(jiang)，主(zhu)要思量让动力零(ling)碎(sui)淘汰热量损耗，使太阳能电池片发生的(de)电能高效(xiao)转化为动能。在这类环(huan)境下，静电驱动方案转速低、发热少、效(xiao)率高。
挑战和时(shi)机(ji)并存
值得注意的(de)是，静电电机(ji)虽然理论上可以实现更高的(de)效(xiao)率和更低的(de)材料成本，但在实际应用中，保持(chi)强大静电场必要很高的(de)电压。这增加了零(ling)碎(sui)计划的(de)复杂性，同时(shi)高电压也对(dui)电机(ji)的(de)绝缘材料提出了更高的(de)要求。
此外，静电电动机(ji)没有遍及的(de)底子设施支撑，现有的(de)产业体系以电磁电动机(ji)为底子，转向静电电动机(ji)必要较大的(de)技能调解和成本投入。
虽然目前接头静电电机(ji)的(de)大范围普及为时(shi)尚(shang)早，但就(jiu)像锂离子电池从实验(yan)室走向千家万户那样，随(sui)着研究(jiu)的(de)推进和商业化的(de)尝试，静电电机(ji)同样存在着巨大潜力。
C-Motive Technologies的(de)Maroon表(biao)示，静电技能目前并没有得当于电动汽车或传统无人机(ji)中的(de)高速扭转电机(ji)。但如果其证(zheng)明其吸引力，那么目前一些为传统电机(ji)计划的(de)零(ling)碎(sui)，如空调，可能会从新计划为利用静电电机(ji)。
罗(luo)克韦尔自动化的(de)Crum表(biao)示：“任何始创公司和新技能都市有许多的(de)没有肯定性。然则对(dui)于电机(ji)来讲(jiang)，包括风扇、泵(beng)、机(ji)器人在内的(de)险(xian)些每个产业设施都在利用他们。如果静电电机(ji)被遍及采用，单是效(xiao)率的(de)提升就(jiu)能带来千兆瓦级(ji)的(de)电力能源节(jie)省。”