200年前的技术构想可能带来21世纪的能源革命？

  早在200多年前的18世纪中叶，美国著名的政治家、外交家、科学家、发明家本杰明·富兰克林（Benjamin Franklin）基于静电现象中正负电荷之间的作用力提出了“静电电机”的假设。

  1749年，富兰克林首次向公众展示了静电电机的原型。受到材料科学和有关技术的限制，静电电机一直停留在实验室中。但随着科学技术的进步，这项200多年前的技术构想，正在带来颠覆能源效率的可能性。

  从风扇、空调到新能源汽车，甚至是一块小小的石英表，电机在我们的生活中无处不在。目前几乎所有的电器中使用的都是电磁电机：依靠电流在铜线圈中流动产生磁场，通过电磁作用驱动旋转。

  作为对比，静电电机则通过正负电荷的吸引和由此产生的运动，不需要电流的流动，它依赖于静电场的变化来产生旋转。

  由于静电电动机不需要用磁性材料，所以不需要传统电磁电机中的稀土元素。此外，静电电机所需铜量约为传统电动机的5%。

  此外，由于静电电机避免了电流因为导线内阻带来的损耗，所以效率较电磁电机提升80%以上。

  《华尔街日报》近日刊文称，静电电机不但可以在机器人领域提升其控制精度，它们还能大大的提升空调系统、工厂、物流中心和数据中心的效率。此外，静电电机还可当作发电机使用，提升可再次生产的能源的获得效率。文章中还指出，该技术还可以作为微型无人机的动力来源。

  由于静音电机在一些指标上具有优势，这项技术正逐渐从实验室中走向工业领域。

  位于美国威斯康星州的科技公司C-Motive Technologies正在致力于复兴富兰克林提出的构想，开发可用于工业界的大型静电电机。

  相关资料显示，C-Motive Technologies目前制造的原型机器可提供高达18N·m的扭矩和360W的功率，他们声称这些指标是同种类型的产品中的最高水平。

  C-Motive Technologies正在与一些公司合作，将该静电电机推向实际运用。据悉，联邦快递（FedEx）和罗克韦尔自动化（Rockwell Automation）正在测试它们的产品。

  《华尔街日报》援引罗克韦尔自动化高级首席技术官凯尔·克鲁姆（Kyle Crum）的话表示：“相比较于静电电机，电磁电机有关技术都是在相同的物理原理上发生明显的变化，而静电电机是彻底的变革。我很少轻易使用‘变革性技术’这个词，但这次可能是真的，它可能会改变游戏规则。”

  联邦快递的技术人员马克·克劳利（Mark Crowley）则表示，他们正在德克萨斯州沃斯堡附近的一个中心测试这些静电电机。

  中国也在该领域取得了瞩目的成果。据悉，北京航空航天大学科研团队利用自主开发的新型静电电机，成功研制出仅重4.21克的太阳能动力微型无人机，实现纯自然光供能下的持续飞行。相关成果7月18日在国际学术期刊《Nature》发表，这也是国内首个在《Nature》上发表的飞行器成果。

  北航能源与动力工程学院教授漆明净表示，对于微型无人机来说，首要考虑让动力系统减少热量损耗，使太阳能电池片产生的电能高效转化为动能。在这种情况下，静电驱动方案转速低、发热少、效率高。

  值得注意的是，静电电机虽然理论上能轻松实现更高的效率和更低的材料成本，但在实际应用中，维持强大静电场需要很高的电压。这增加了系统模块设计的复杂性，同时高电压也对电机的在允许电压下不导电的材料提出了更高的要求。

  此外，静电电动机没有广泛的基础设施支持，现有的工业体系以电磁电动机为基础，转向静电电动机需要较大的技术调整和成本投入。

  虽然现在讨论静电电机的大规模普及为时尚早，但就像锂离子电池从实验室走向千家万户那样，随着研究的推进和商业化的尝试，静电电机同样存在着巨大潜力。

  C-Motive Technologies的Maroon表示，静电技术目前并不适合于电动汽车或传统无人机中的非常快速地旋转电机。但如果其证明其吸引力，那么目前一些为传统电机设计的系统，如空调，可能会重新设计为使用静电电机。

  罗克韦尔自动化的Crum表示：“任何初创公司和新技术都会有许多的不确定性。但是对于电机来说，包括风扇、泵、机器人在内的几乎每一个工业设施都在使用他们。如果静电电机被广泛采用，单是效率的提升就能带来千兆瓦级的电力能源节省。”