会自己发电的窗帘

——基于摩擦纳米发电技术的自供能智能窗设想

姓名：___张钟艺___  班级： _高一（27）班 _

一、起因

午休时‘阳光从窗户斜射进来，刺眼的光让人难以入眠。想要关闭，却需要麻烦好多同学。脑子里冒出一个问题：窗帘每天被人拉来拉去，这些能量去哪儿了？能不能把这些“被浪费的拉窗帘动作”收集起来，变成电，让窗帘自己给自己供电？

我问了自己一个问题：

1.能否用摩擦发电的方式解决帘子关拉的问题？

二、实验研究调查资料

首先在B站搜了“摩擦发电”，看到一个讲王中林院士的视频。他发明了一种叫“摩擦纳米发电机”的东西，简称TENG。原理其实初中物理就学过：两个不同材质的物体摩擦后，一个带正电，一个带负电；如果让它们反复接触、分离，就能持续输出电流。

实验依据 

滑动式TENG最适合做直线运动，比如窗户推拉、抽屉开关。还有个数据让我很振奋：两块10cm×10cm的材料，以1m/s的速度滑动，可以产生几十伏的电压——虽然电流很小，但点亮一个LED、驱动一个低功耗传感器，完全够用。

三、设计说明

不改变原有窗帘结构，为达到简易不瞩目，只在滑轨上加一套“发电贴片”。

设计内容

• 在窗框滑轨上表面贴一层PET薄膜（透明文件封皮那种）

• 在窗扇滑轨下表面贴导电布胶带

• 当窗户推拉时，导电布胶带与PET膜滑动摩擦，产生电荷

• 两路输出接整流桥，变成直流电，并联一个10μF电容储能

• 电容输出端接电致变色贴膜（判断是否产生电流）

使用说明

• 早上阳光强，你拉一次窗帘→电容充电→变色膜微微变蓝→透光率下降

• 你再多拉几下→电容电压升到3V→变色膜完全变蓝→阳光被挡住

• 窗帘自己给自己发指令，进行开闭

四、实验模型与测试

家里没有电致变色膜，用LED代替电致变色膜，实验结果更明显。

实验记录

由实验可得

1. 速度越快，电压越高

2. 干燥环境效果更佳，避免潮湿

3. 原理可行，20cm/s的推窗速度即可点亮LED

五．优化思路 现实对接

1. 材料优化：PET膜用久了会磨损，想试试石墨烯涂层或者特氟龙薄膜，耐磨性更好。

2. 储能电路：加一个小型锂电池，把平时开关窗户的电存起来。（可解决无光导致窗帘关拉等问题）

3.正常运行：防止天气湿度原因可以通过涂抹防护膜来保障正常运行。

六、设想最终思考

1.即使是PET，导电布，整流桥，电致变色膜，合计最低成本为16元。若统一安装成本耗材难以想象。

2.这个设想能不能真的装到教室窗户上，需要工程师去解决材料耐磨、电路稳定、成本控制的问题。

3.摩擦输出电流难以承载大型窗帘的重量，和存在的易损坏风险。

4.实在汗颜，简陋得有点不好意思，在保持轻小的同时难以进行美化。

七、结语

这个寒假，我没有做出一个可以装到教室里的成品窗帘。我的实验器材是纸箱、铝箔和气球，简陋得有点不好意思。

但是，我的思考和动手能力得到改善。我也学到了关于摩擦纳米发电机的相关知识。在过程中，由于数据不对，必须一遍流程从头来过的不易是我再也不敢轻视他人的劳动成果。

我从小事出发，查了论文，画了草图，做了实验，失败了两次（导线夹错位置、手套沾油不导电），最后看着那个微弱的LED在纸箱轨道上一闪一闪时，内心的喜悦是难以言喻的。

我以前觉得“新能源”是风电场、光伏板、核电站，离我很远。但这次我发现，我拉窗帘的手，就是一个小型发电机。科学不是课但至少我学会了从一个抱怨（阳光太刺眼）出发，经过追问（能量去哪了）、检索（TENG技术）、验证（LED亮了），最后形成一个有逻辑的解决方案。这是一套完整的过程，使我突然意识到原来课本上那些冷冰冰的数据和公式，竟蕴含着无穷尽的魅力。

参考文献

[1] 王中林. 摩擦纳米发电机[M]. 北京: 科学出版社, 2017.

[2] 科普中国. 摩擦纳米发电机：把小能量收集起来[EB/OL]. 2025.