韩国团队研发新型雨滴发电机，用碳纤维点亮城市未来

韩国蔚山科学技术院科研团队日前研发出一项新型发电技术，该技术能利用雨滴击打屋顶产生的能量进行发电，为强降雨期间的自动排水控制与洪水预警系统提供自供能解决方案。

在蔚山科学技术院机械工程系朴英彬教授的带领下，团队采用碳纤维增强聚合物成功研发出液滴发电装置。这种被命名为"超疏水纤维增强聚合物发电装置"的设备，可将雨滴冲击力转化为电信号，从而无需外部电源即可驱动雨水管理系统。碳纤维增强聚合物复合材料凭借其轻质、耐用、高强度及耐腐蚀特性，特别适合长期安装在屋顶等城市露天构筑物上。

该发电装置的工作原理与静电产生过程相似。当带正电荷的雨滴接触装置带负电荷的超疏水表面时，随着雨滴快速脱离并滚落，电荷发生转移。这种运动驱动嵌入的碳纤维产生电流，几乎能瞬间完成发电。

传统金属材质液滴发电装置易受潮湿环境和城市污染物侵蚀，而基于碳纤维增强聚合物的设计则能在恶劣环境下保持稳定性能。研究团队通过引入具有纹理结构的表面及仿荷叶涂层进一步提升效率，在增强疏水性能的同时有效防止污垢与烟尘积聚。

传统金属液滴发电装置常因污染和湿气导致腐蚀。蔚山科学技术院团队发现，碳纤维增强聚合物装置凭借卓越的耐久性与长期稳定性成功解决了这一难题。

实验室测试显示，单个约92微升的雨滴可产生高达60伏电压及数微安电流。当四组装置串联时，系统能短暂点亮144个LED灯，证明了该技术的可扩展性。

研究团队通过在建筑屋顶和排水管道实地安装装置，进一步验证了技术的实用性。随着降雨强度增加，电信号变得更强更密集，使系统能准确区分小雨、中雨和大雨强度，并在必要时自动启动排水泵。

"这项技术能让城市基础设施仅依靠雨水自身能量实现降雨监测与洪涝风险响应，"朴教授表示，"未来还可进一步整合到车辆或航空器等碳纤维复合材料已广泛应用的移动系统中。"

该研究由李成焕博士与金在珍博士作为第一作者主导。研究项目获得韩国科学技术信息通信部及国家研究基金会资助，已于2025年11月20日发表于《先进功能材料》网络版。