【本報綜合外電報導】隨著科技進步，玩具如今不僅是童年回憶，還能在玩樂過程發電。近日一款科學玩具「飲水鳥」問世，由一根玻璃管連接上下兩個玻璃球組成，利用毛細現象、汽化潛熱和蒸氣壓等物理原理，不用電力或轉發條，就能讓這隻鳥重複做出站直與低頭飲水的動作，如今成為新型清潔能源發電機的靈感來源。

這款科學玩具，是由中國大陸華南理工大學與香港理工大學的科學家延伸「飲水鳥」的概念，研發出「飲水鳥摩擦電動水力發電機（DB-THG）」，研究成果日前發表於《Device》期刊。

在自然界中，當陽光照射地球，海洋、湖泊和地表液態水變成水蒸氣，經過凝結作用以雨、雪等降水形式落回地面，成為水循環。研究作者認為，如果能夠捕捉這種能量並將其轉化為電能，可能成為「龐大的再生能源機會」。

研究第一作者、華南理工大學教授吳昊表示，飲水鳥提供一種獨特的發電方式，他在攻讀博士學位時，發現飲水鳥不只是玩具，同時是展現物理學概念的工具。他說：「我開始思考，能否將液體蒸發為氣體的能量，轉化為機械能，再轉化為電能。」

研究人員於是設計飲水鳥引擎，將蒸發能轉換為機械能，再透過具有低摩擦阻力的專用「摩擦起電」奈米發電機，將機械能轉化為電能，結果可以為計算機、電子溫溼度計及液晶顯示器供電。

研究團隊表示，以往將蒸發能轉化為電能的實驗受限於轉化效率低落，但飲水鳥引擎能產生100伏特的輸出電壓，足以為小型電子設備供電，而實驗的50小時內，只消耗約100毫升的水。研究團隊的下一個目標是設計更獨特、高效能的飲水鳥引擎，期盼有朝一日能實際應用於日常生活。

智慧供電 助玩具轉型

不同於飲水鳥玩具以水力發電，南韓濟州大學材料科學家金尚宰（Sang-Jae Kim，音譯）團隊，則開發不需電池供電的兒童電子玩具；他們利用摩擦發電式奈米發電機（TENGs）收集機械振動時產生的能量（電荷），類似頭髮與氣球摩擦時形成的靜電，再將之轉化為可用能源。

研究人員指出，一但使用摩擦生電原理，玩具將可以「自己供電」，例如：按一按眼睛就會發光。

該團隊利用鋁電極製成的TENGs夾在環保矽膠薄膜之間，結合了橡膠小鴨及拍手玩具，透過擠壓或搖動方式讓電極與薄膜接觸產生電荷，TENGs可從中收集足夠能量為玩具LED燈供電，讓傳統玩具轉型為智慧供電玩具的前途更加明朗化。

雪橇跑跑人 用手發電

國內方面，親子天下MAKER PARTY曾舉辦「科學玩具自造王」競賽，有學生設計競速玩具「雪橇跑跑人」，兩個玩家必須用手快速轉動發電機，電就會經由電線傳送，驅動跑跑人揮動滑雪杖（棉花棒）向前移動，看誰先到達終點，過程完全「靠手發電」，沒使用電池。後來更成為嘉義市北興國中生活科技課程，學生最期待的上課內容。