外层的开口让手接触到嵌入的电热片

　　谷歌与英特尔每年都要主持一个令人印象深刻的科学竞赛。今年，来自120个国家的青少年提交了从诊断疾病、智能手机新应用，到创建外骨骼等众多项目。得奖名单刚刚宣布，来自加拿大的女孩安·马克辛斯基赢得15~16岁年龄组的优胜。而她的致胜法宝，是一款名符其实的“手电筒”，它不需要电池，不需要化学品，不需要动能。只要用手握着，手掌的热量就能让它点亮，还不产生任何噪音或振动。

　　空心手电筒的关键部件，是4片帕尔帖电热片。这种电热片在其两侧温度有差异的状况下会产生电流。马克辛斯基巧用了这种特性，让手掌加热电热片的一侧，另一侧则用散热片冷却，造成稳定的温差，研制了功率5.4毫瓦、真正用手点亮的电筒。

　　马克辛斯基对人体的理解十分有趣，她认为人就像是“会走动的100瓦灯泡”。因此值得研究如何将人体散热利用起来。她计算过，人体的辐射为5.7毫瓦/平方厘米，而点亮LED仅需0.5毫瓦。

　　她试用了两种帕尔帖电热片，尽管都能发出直流电，但只有区区几毫伏。而她需要至少2.5伏！必须转换为交流电，才能升高电压。她在一个戏称为“焦耳窃贼”的网站上找到电源转换器集成电路LTC31088的资料，用反馈场效应晶体管构建一个振荡器，实现升压比为5:125的变压。实验中，当振荡器工作电压升至120毫伏时，LED开始发光。

　　她最终的电路由4个部件组成：IC、升压比1:100的变压器、47微法电容，以及LED。她以50毫伏的直流电得到5伏的交流电，足够点亮LED。

　　她设计的手电筒有内外两层。内层为直径25毫米、长度125毫米的铝管，镶嵌着4片总面积为16平方厘米的帕尔帖电热片，再置入包裹绝缘泡沫的PVC管里。使用者的手掌通过PVC管的开口握到电热片，使其外侧发热。铝管是空心的，内部流通的空气对电热片内侧进行冷却。结果是，实现了至少5摄氏度的温差，手电筒发出明亮的光线！

　　外出步行测试中，在10摄氏度温差下手电筒的照度超过50勒克斯，手电筒光束平稳时间超过20分钟。这证明了她一开始的认知：尽管有温度和电压转换的损失，手掌仍有足够的能量提供可用光线。而计算表明，手电筒的实际功率是理论功率的20％，这也是相当不容易的。

　　马克辛斯基表示获奖是个很大的启发，让她更主动学习，自信地选择职业。5万美元的奖金让她能配备更先进的设备和材料，更有效地设计；而奖励的加拉帕戈斯群岛之旅让她能遇到同样热爱科学的人。

　　她希望未来能提高转换效率，使手电筒更加明亮。对前景她充满信心，认为这项技术有无限的可能性。想象一下，握着手机通话的同时为手机充电；教室的椅子贴上珀尔帖电热片，用她的方法将收获的热量放大、转化为电能收集起来。当然，更有希望把这一技术用于无线医疗传感器的供电。   （凌启渝）