光照强度、温度湿度、盐碱度……通过农业信息智能感知技术，可以将作物生长相关的生理指标“一网打尽”。

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实时监测这些指标需要电力驱动，然而田间地头常常难以铺设管线，此外，电池续航能力有限和污染问题也比较突出。为解决此问题，浙江大学生物系统工程与食品科学学院智能生物产业装备创新团队（IBE）的平建峰研究员等提出，可以从农业环境中挖掘自然能源并将其高效转化为电能。

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该研究团队首次将摩擦纳米发电机技术应用于农用纺织品中，并对降雨时雨滴能进行收集，通过能量转化获取电能。相关研究成果近日发表于《纳米能源》（Nano Energy）。

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从自然环境中挖掘能源

南方地区经常暴雨成灾，造成农业生产的巨大损失。农用纺织品在大棚设施中最为常见，它能够遮阴挡雨，保护农作物。

如何从农业环境中挖掘能源？研究团队通过纱线表面功能化，将摩擦纳米发电机依附在纱线上，织成智能化农用纺织品，利用雨水冲刷时的电子转移与流动产生电流，从而源源不断地为智慧农业供能。

平建峰介绍道，这个研究灵感来自仲夏时节一场突如其来的大雨。大雨进入来不及关闭的窗户，摧残了窗台边的绿植，也引发了科研人员的思考：“大雨中农作物所处的环境只会更恶劣，我们能不能想办法变劣为良呢？”

于是，研究团队开始在实验室模拟各种环境。数据显示，在9.5牛顿的连续力作用下，3厘米长的纱线可以产生7.7伏的电压。以此推断，装载摩擦纳米发电机的纱线做成的大棚布不仅可以成为农作物、动物的“保护伞”，还可以作为雨滴能的收集器。

覆盖两层特殊功能材料

为什么雨滴的能量可以转化成电能？“这是因为我们对农用纺织品的纱线进行了特殊改造。”平建峰解释道，“科研人员在其表面覆盖了两层特殊材料——导电的碳化钛纳米材料和不导电的聚二甲基硅氧烷，它们是构成摩擦纳米发电机的关键材料。”

聚二甲基硅氧烷是一种常见的高分子聚合物，能够防水并与环境中的雨水发生电子转移。而碳化钛感应电极，不仅具有高导电性能，还因其高电负性可以助力表面聚合物抢夺电子。

平建峰介绍说，这两种材料具有良好的生物相容性，在实现农用纺织品原有的保温、遮阳、水土保持、排水灌溉、种子培育的功能基础上，还能从自然环境中源源不断地获取能源，为智慧农业提供驱动力。