中科院院士王中林：小能源也可作出大文章
时间: 2024-01-06 12:00:29 | 作者: 开云棋牌平台官方
王中林中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长，中国科学院外籍院士和欧洲科学院院士，国家 “顶尖千人计划”首批入选者，长江学者。在电子显微学和纳米科学方面有多项原创性和开创性研究成果，是纳米摩擦发电技术的开创者。
王中林：煤炭燃烧过程中产生大量的颗粒物，是造成空气污染的重要原因。第二个是燃油，以我在美国多年的生活经历来看，国内的汽油没有国外的质量高。咱们国家的车多，美国也不少，但他们那边空气质量就好得多。所以我说雾霾跟燃油肯定有关，但是有多大关系，得需要专家来研究。
王中林：现在我们的能源生产方式以化石能源为主，资源就这么多，开采一点少一点，从长远可持续发展的角度讲，我们还必须要考虑子孙后代的利益，能源生产方式必须变革。我们研发的摩擦发电新能源技术，不敢说它能解决能源问题，但至少在某些特定的程度上开辟了新途径。它的潜力，我们要看到。说到消费方式，我们生活中的浪费现象太普遍，改变需要每个人从自身做起，从细节做起，这一点国民教育很重要。
记者：以您在美国的工作生活经历，特别是消费方式方面，两个国家有什么不同?
王中林：能源消费这方面，美国不是节约的典型国家。美国民众家里的空调很多都是24小时开着的，汽车的排量也是最大的，所以美国长期是世界能源生产消费的第一大国。它的模式，不可复制。
王中林：对。很简单，美国有大量的石油储存，大量的页岩气，人家当然不着急。
美国煤的储量很丰富，但不开采，发电多是用气电、油电为主，而我们就不行了，我们的一次能源结构是富煤、贫油、少气，人口基数又很庞大。我认为能源生产方式变革就是改变现在化石能源为主的生产结构，全力发展绿色能源、可再次生产的能源，当然我们的摩擦发电技术也是未来绿色能源的新选择。
王中林：摩擦生电是常识，但摩擦只是产生了电压，没有电流，过去人们一直无法利用。我研究这样的领域也是一次偶然，我是做材料研发的，但在一次失败的试验中偶然发现，两种高分子材料相接触的过程中可以产生电，于是我们对这个全新的领域进行了研究。
实验中发现，两个由纳米材料构成的薄片摩擦接触后，再将这两个薄片表面分离，由于物体有保持电中性的倾向，因此通过电极层将这两个薄片与外电路连接，电子就会通过外电路在两个电极层之间流动，从而形成电流。依据这一原理，我们研究出了摩擦发电机。
记者：传统发电都是动力驱动电磁线圈切割产生电，摩擦发电机真的只需要摩擦就能发电?
王中林：是的，这与传统电磁感应驱动发电的原理在根本上是不同的。摩擦发电机利用的是摩擦起电和静电感应效应耦合，同时配合薄层式电极的设计，实现电流的有效输出。
当然，最初摩擦发电机的输出电流和功率并不理想，但我们在反复实验中发现，电极之间的电荷转移量能够最终靠材料表面有序图案化得到极大提高，并和图案密度呈准线性关系。于是我们设计出一种图案化阵列结构，使摩擦发电机的输出功率产生了质的飞跃。现在的摩擦发电装置由平面化的圆形定子和转子两部分所组成，采用表面图案化的摩擦层和电极层，通过旋转式接触的驱动设计实现了高达24%~50%的能量转化效率。
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