西电78级校友王中林院士谈新时代能源中的硬科技

能源是我们永远的需求。人类由蒸汽时代进入电气时代,依靠的都是化石能源。现在人类迈入了以纳米技术、物联网、人工智能为代表的新时代,这个新时代需要什么样的能源?在第二届全球硬科技大会上,刚刚获得能源领域“诺贝尔奖”的中国科学院外籍院士、中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长、西安电子科技大学先进材料与纳米科技学院名誉院长、西电78级校友王中林,分享了他研究的新时代能源——纳米发电机

王中林校友  记者王健 摄

什么是新时代能源?王中林院士称,未来的能源是发散式、分布式、移动式、不确定数目居多的能源的集成,这就是新时代能源。“我们的能源不再是煤炭等聚集性能源,而是无序的发散性的小能源。例如手机。”如何去解决新时代的能源问题,是王中林院士20年来的主要研究方向。

在主旨演讲中,王中林院士介绍了纳米发电机与普通发电机的区别。首先,普通发电机需要达到一定的转速才能产生电压,而纳米发电机依靠两种材料接触所起的静电驱动电子的流动而产生电力。 其次,通常人们所说的电流是传导电流,而纳米发电机是通过位移产生电流。例如,将纳米发电机做在鞋垫里,我们走路就可以驱动发光,也可以GPS定位,还可以健康康复。运用在健康医疗上,纳米发电机能够利用小老鼠的呼吸来驱动心脏起搏器,在未来有望实现自己充电驱动心脏起搏器。运用在纺织品上,纤维和纤维之间可以通过纳米发电机实现传感,衣服稍微一动,人便会感知。据王中林院士介绍,纳米发电机还可以利用固体与液体界面的变化发电。

他透露,在未来,利用自然界的“蓝色能源”也可实现发电。自然界的太阳能、风能、海浪能源都是巨大的,但是由于环境恶劣、价格高昂,目前还没有得到有效利用。但是能量是昼夜存在的,比如网络就是一个昼夜不停的发电厂,怎么回收这些能源呢?“我们正在研究利用球结构中珠子的滚动来让电来回流动。如果说一个球能发10毫安电,山东省大小的面积一米深的水发的电将是中国总能耗的1.6太瓦,而且是很稳定的直流输出。”

纳米发电机的另外一个领域就是驱动传感。对于人工智能领域来说,最重要的就是如何传感数据,王中林院士研发了一款自驱动传感装置。例如,每个人敲字的动作是不一样的,力度也不一样,利用自驱动传感装置,对个人敲键盘的信号进行分析,如果换到另外一个键盘,会立刻识别打字人的身份,准确度达到97%。

“目前化石能源仍旧是我们固定应用的能源,随着分布式移动式通讯的发展,可以通过有序的化石能源解决部分无序问题,也可以用无序小能源解决无序问题。”王中林院士表示,许多纳米发电机领域的新技术已应用于商业。“我们希望未来走向更多的产业应用。”

(见习记者 廉晶 记者 张潇)