环境影响评价工程师：用核能为微型装置提供动力

目前，世界各地的研究人员正在开发宽度小于人类头发宽度的微型设备，可用于从生化传感器到医疗植入物的各种应用。但是这方面有一个障碍:目前还没有人能想出一种能和这么小的微型机械装置相匹配的能源。
任何一个携带过使用五磅电池，重量只有一磅的便携式电脑的人，都应该明白这句话的意思。为了实现这些设备的所有潜在应用，有必要拥有一种既能提供强大功率又足够小、可以安装在同一芯片上的能源。
现在，威斯康星大学的一组工程师认为他们可能找到了正确的方法。他们已经开始了一个利用核能提供能源的项目，但这些发电机将完全不同于为家庭和工厂提供电力的圆顶核电站。
这些微型装置的能量不是由旋转的涡轮机产生的，而是利用少量的放射性物质通过它们的衰变产生电能。这种做法以前也有过，但规模要大得多。人们已经使用这种方法为各种设备提供能量，从起搏器到探索外太阳系黑暗空的航天器。
威斯康星大学核能工程教授詹姆斯·布兰查德说:“这在我们正在讨论的规模上是前所未有的。”布兰查德领导的研究团队正在尝试开发这项技术。这项研究得到了美国能源部45万美元的资助。
虽然仅仅提到核能就会让一些人后背发凉，但研究人员表示，他们的发电机只使用了非常少的放射性材料，因此安全应该不是问题。布兰查德说，最适合这项技术的元素是居里夫妇在1898年发现的钋。
放射性物质已经广泛应用于很多设备中，包括烟雾探测器。此外，一些复印机还使用放射性物质条来消除纸张之间的静电。但如果核电要成为未来微型“机器”的能源，这项技术就必须降到微观水平。布兰查德说，用放射性物质发电有两种方式。放射性物质衰变时，热量可以使一些物质放出电子，从而形成电能。但是研究小组更喜欢更直接的方法。
布兰查德说，“当放射性同位素衰变时，它会释放出带电粒子，这样你就可以直接捕获这些带电粒子，并利用它们来发电。”他说，相对于这些设备的规模，这些粒子产生的电压非常高。布兰查德说，他的研究团队没有直接考虑这些微型设备的用途。他认为，一旦有了合适的能源，其他人就会想出许多用途。事实上，全球数十个实验室一直在开发名为MEMS的微机电设备，这是当今高科技领域的关键课题之一。
布兰查德在这个项目中的同事，电气工程教授阿米特·拉尔(amit Lal)说，一旦有了合适的能源，就会产生“许多以前不可能的用途”。
这项技术最直接的应用大概就是开发各种微型传感器。一个合适的能源可以通过无线通信连接数百个微型传感器，这在军事上是一个潜在的应用。这种传感器太小，肉眼看不到，可以检测恶劣环境中化学物质的存在。布兰查德说，“如果他们发现了他们不喜欢的化学物质，他们可以将信号发送回一个中心位置，这样人们就可以在不去现场的情况下找到这些化学武器。”这些传感器也可用于检测工厂中微量的有害化学物质和气体。一个有趣的前景是，我们可以把这些传感器做得很小，混入重型机械使用的润滑油中，从而检测出机械何时需要维护。
Lal说，“这样做的影响可能是将这些传感器系统结合到日常系统中，从而使日常系统更加可靠、安全和智能。”
人们对这项技术的原理了如指掌。然而，威斯康星大学的这个研究团队面临的挑战是将这项技术的规模缩小到非常小的水平，这比其他任何人都能做到的都要小得多。