【大纪元8月14日讯】（大纪元记者夏瑞希编译报导）美国爱达荷(Idaho)国家实验室研发出以低成本将数十亿个奈米天线（nanoantennas）嵌入塑胶软片，以收集太阳热能的技术。这是迈向大面积经济利用太阳能的第一步，奈米天线也可望以更便宜、更有效的优势取代传统的太阳能电池。

奈米天线的目标是吸收能量辐射中的中红外线（mid-infrared）。红外线是到处可见的一种能量形式，比如太阳辐射中有，而在工业制造过程中，如燃煤发电厂，也能产生这种能量形式。红外线可分为远、中和近红外线，而地球白天从太阳吸收能量之后不分昼夜、持续发散的热辐射就属于中红外线。相比之下，传统的太阳能电池只能吸收白天的可见光，天黑后就不起作用了。所以，奈米天线在吸收太阳能上较传统太阳能电池具有更大优势。

这种奈米天线是微小的金色方块或螺旋形，排列在一个特别处理成形的聚乙烯上，聚乙烯就是使用于家常塑胶袋上的材质。这是研究人员第一次用这种奈米天线成功收集到红外线，之前研发的天线只能收集电磁波谱的低频波段，如微波，但无法收集到红外线这样频率更高的波段，部份原因是材料的属性在高频波动的情况下会大幅改变。

镶嵌奈米天线的弹性聚乙烯模块。（网络图片）

研究人员研究各种材料（包括黄金、锰、铜）在红外线下的反应，并利用产生的数据建立奈米天线的电脑模型。他们发现，如果选对材料、形状和大小，模拟的奈米天线可以从红外线波段中收集高达92%的能量。

随后，研究人员着手制造真实原型以测试他们开发的电脑模型。他们用传统的生产方法，把天线模组蚀刻入矽（硅）片中。以矽为基础的奈米天线符合模拟的电脑模型，能够从红外线波段中吸收80％以上的能量。接下来，他们使用反复印压的过程（stamp-and-repeat process）将奈米天线嵌入到薄薄的塑胶片上。虽然该塑料原型尚在测试，但初步实验证明，它也能有效地在红外波段吸收能量。

有发展成为“冷却装置”的潜力

奈米天线吸收红外辐射的能力，使它们有机会成为未来的冷却装置，可以不使用电力就从建筑物或电子产品吸收余热。因为大部份的工业过程都会以发放红外线的方式散热，而这些能量通常白白被浪费了。奈米天线可收集这些辐射线并重新以无害波长的形式放出能量，这在能源价格高涨的今天特别有意义。这样的系统不像目前使用的空气冷却设备或电风扇等散热装置那样，还得须要外接电源。

尚待突破的技术问题

奈米天线所收集的能量要转换成实用的电力还需要更多先进技术的辅助，因为红外线会在奈米天线产生出交流电，使得奈米天线每秒振荡频率达数兆次，需要一个整流器将交流电转换为直流电，而目前的整流器不能处理这么高的频率。研究人员还须设计出奈米整流器来搭配奈米天线使用，而且奈米整流器必须比目前的商业整流器小1000倍才行，同时也需要新的制造技术。另一种可能是开发新型电路，将高频电流减缓到可用的频率。

如果这些技术障碍都可以克服，奈米天线有可能取代传统的太阳能电池，因为传统的太阳能电池依赖于化学反应，从可见光收集的能源，最多只能有20%的利用率。虽然科学家已经研制出更有效率、更复杂的传统太阳能电池，但这些模型过于昂贵，无法广泛使用。

而奈米天线的优势为：可依据其形状和大小，扭曲变形以收集特定的波长。这种灵活性有可能创造出双面的奈米天线薄片，可从太阳光谱的不同部位收集能源。反覆印压过程也可以扩展为大型滚卷对滚卷（roll-to-roll）的制造技术，每分钟可以快速印制出好几码的奈米天线阵列。

将来，奈米天线薄片有可能可以覆盖建筑物的屋顶，或被制造成轻量级的“外壳”，可为混合动力汽车、手机、iPods等电子产品，提供一个连续、廉价的再生能源。(http://www.dajiyuan.com)