能源是我們永遠的需求。人類由蒸汽時代進入電氣時代,依靠的都是化石能源。現在人類邁入了以納米技術、物聯網、人工智能為代表的新時代,這個新時代需要什么樣的能源?在第二屆全球硬科技大會上,剛剛獲得能源領域“諾貝爾獎”的中國科學院外籍院士、中國科學院北京納米能源與系統研究所所長王中林,分享了他研究的新時代能源——納米發電機。
什么是新時代能源?王中林院士稱,未來的能源是發散式、分布式、移動式、不確定數目居多的能源的集成,這就是新時代能源。“我們的能源不再是煤炭等聚集性能源,而是無序的發散性的小能源。例如手機。”如何去解決新時代的能源問題,是王中林院士20年來的主要研究方向。
在主旨演講中,王中林院士介紹了納米發電機與普通發電機的區別。首先,普通發電機需要達到一定的轉速才能產生電壓,而納米發電機依靠兩種材料接觸所起的靜電驅動電子的流動而產生電力。 其次,通常人們所說的電流是傳導電流,而納米發電機是通過位移產生電流。例如,將納米發電機做在鞋墊里,我們走路就可以驅動發光,也可以GPS定位,還可以健康康復。運用在健康醫療上,納米發電機能夠利用小老鼠的呼吸來驅動心臟起搏器,在未來有望實現自己充電驅動心臟起搏器。運用在紡織品上,纖維和纖維之間可以通過納米發電機實現傳感,衣服稍微一動,人便會感知。據王中林院士介紹,納米發電機還可以利用固體與液體界面的變化發電。
他透露,在未來,利用自然界的“藍色能源”也可實現發電。自然界的太陽能、風能、海浪能源都是巨大的,但是由于環境惡劣、價格高昂,目前還沒有得到有效利用。但是能量是晝夜存在的,比如網絡就是一個晝夜不停的發電廠,怎么回收這些能源呢?“我們正在研究利用球結構中珠子的滾動來讓電來回流動。如果說一個球能發10毫安電,山東省大小的面積一米深的水發的電將是中國總能耗的1.6太瓦,而且是很穩定的直流輸出。”
納米發電機的另外一個領域就是驅動傳感。對于人工智能領域來說,最重要的就是如何傳感數據,王中林院士研發了一款自驅動傳感裝置。例如,每個人敲字的動作是不一樣的,力度也不一樣,利用自驅動傳感裝置,對個人敲鍵盤的信號進行分析,如果換到另外一個鍵盤,會立刻識別打字人的身份,準確度達到97%。
“目前化石能源仍舊是我們固定應用的能源,隨著分布式移動式通訊的發展,可以通過有序的化石能源解決部分無序問題,也可以用無序小能源解決無序問題。”王中林院士表示,許多納米發電機領域的新技術已應用于商業。“我們希望未來走向更多的產業應用。”
(新媒體責編:wb001)
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