中國粉體網(wǎng)訊 編者按：十九大報告指出，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟體系的戰(zhàn)略支撐。加快建設(shè)創(chuàng)新型國家，要突出關(guān)鍵共性技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，為建設(shè)科技強國、質(zhì)量強國、航天強國、網(wǎng)絡(luò)強國、交通強國、數(shù)字中國、智慧社會提供有力支撐。創(chuàng)新如何驅(qū)動中國爬坡過坎？哪些創(chuàng)新成果可能會改變我們的未來生活？特別策劃《創(chuàng)新中國，透視未來》今天推出第二篇：《以納米之微，取滄海之闊》。
據(jù)中國之聲《新聞縱橫》報道，每當(dāng)走在柔軟的海灘上，當(dāng)海浪沖刷著你的雙腳時，你會想到，這么溫柔、一起一伏的海浪其實是可以發(fā)電的嗎？想象一下，如果人們可以利用覆蓋了地球71%表面的海洋來發(fā)電，人類的能源生活將會發(fā)生多么巨大的變化。讓我們一起到中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所了解一下這項神奇的技術(shù)。
“過去那幾種發(fā)電都在淺水區(qū)，叫潮汐發(fā)電，遠離海邊就不行，但我們這個不限，水底環(huán)境很復(fù)雜的地方也可以。所以這種夢想的設(shè)計，首先地域不限……”中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所首席科學(xué)家、中科院外籍院士王中林是這項神奇技術(shù)的主要發(fā)明人。他表示，美國、日本、英國、西班牙等海洋大國都相繼在海上建立了波浪發(fā)電裝置，可是效率并不高。
王中林介紹：“在這種情況下，傳統(tǒng)的電磁發(fā)電機輸出非常小，我們學(xué)習(xí)法拉第電磁感應(yīng)定律知道，輸出的電壓，磁通量的變化率和轉(zhuǎn)的速度有關(guān)系，傳統(tǒng)發(fā)電在這種方向基本很難用得上�！�
但是，王中林手中的“王牌”——摩擦納米發(fā)電機，則從原理上徹底顛覆了傳統(tǒng)海洋發(fā)電的模式。利用這項技術(shù)“織”成的網(wǎng)格可以直接放在海面上，只是靠海浪的波動，就能源源不斷獲取能量。這個神奇的裝置到底是什么樣的？
中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所研究人員許亮首先展示了一個透明的“球”，在這個網(wǎng)球大小的空心小球里，內(nèi)壁涂滿了金屬紅色的導(dǎo)電涂層，兩端接有導(dǎo)線，“這個外殼主要包括一個基本的殼體，內(nèi)表面我們做了兩個半球形的電極，電極表面我們會涂一層采用微納米顆粒的絕緣材料�！�
輕輕搖一搖這個球，可以聽到中間有東西在晃動。掰開這個空心球，里面出現(xiàn)一個尺寸更小的球來回顫動�！袄锩娴那蚴且粋�硅膠球，經(jīng)過特殊處理，晃動的話，這個小球就在里面滾動，使小球的表面和這個殼的內(nèi)表面發(fā)生摩擦，小球表面帶電，通過靜電感應(yīng)會在電極上感應(yīng)產(chǎn)生電荷的移動，這個電荷就通過外電路來運動，產(chǎn)生電流，把機械能轉(zhuǎn)化成電能輸出。”許亮說。
千萬不要小瞧這個看似不起眼的空心球，這其中可是蘊藏了王中林最重要的研究成果之一——納米發(fā)電技術(shù)，它可以讓不規(guī)律的、低頻的機械能轉(zhuǎn)化為電能�！熬褪且粋�器件，不依賴于我們給它的能源，它自己可以從工作的環(huán)境里邊來攝取能量，可持續(xù)地連續(xù)不斷工作。”王中林說。
當(dāng)一個一個內(nèi)有乾坤的空心球被連接成陣列，就構(gòu)成了“網(wǎng)絡(luò)納米發(fā)電機”�？墒牵@真的能發(fā)電嗎？
在實驗室的一個一個蓄水池，就是用來模擬真實波浪環(huán)境的，打開水池邊緣的造浪機進行驗證。許亮介紹：“我們這里有一個信號發(fā)生器，它發(fā)出來的信號可以控制里面輸出一定頻率和一定幅度的波浪，用來模擬真實的波浪環(huán)境�！�
許亮拿出一組16個小球，以4乘4的模式相互連接成網(wǎng)放在水池中翻騰的波浪上，一旁的屏幕上瞬間顯示出有電流源源不斷地傳輸出來。“理想狀態(tài)下，輸出的電流大概在10微安左右，10微安是一個什么概念？我們可以用它來點亮大約100個LED燈�！痹S亮說。
根據(jù)測算，當(dāng)海波帶動其中的小球每秒晃動兩至三次，就可以產(chǎn)生大約1到10毫瓦的功率。王中林說，如果在10米深的水中布滿這種發(fā)電的網(wǎng)格，像山東省面積大小的一片海域，發(fā)出的電量甚至可以滿足全世界的能源需求。
在王中林的構(gòu)想中，未實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)之前，要先行開發(fā)建設(shè)一批小型分布式波浪能發(fā)電或海島微電網(wǎng)。用五年時間，使試驗范圍由小變大，這是他實現(xiàn)“藍色能源”夢想的“日程表”。
藍色能源的前景光明，不過，目前技術(shù)還處于實驗室早期研發(fā)階段，設(shè)想一下，如果到了真實的海洋環(huán)境中，納米波浪發(fā)電機還能順利發(fā)電嗎？
中國能源網(wǎng)首席信息官韓曉平認(rèn)為，還有許多關(guān)鍵技術(shù)問題有待解決，“對于海洋能的利用這些年來一直在做各種各樣的嘗試，但是我們知道海洋上風(fēng)浪十分巨大，而且海洋中還有很多浮游生物，導(dǎo)致發(fā)電效益會下降，有很多挑戰(zhàn)、難題需要不斷去解決�！�
真實的海洋環(huán)境總是充滿意外，所以研發(fā)團隊還需要研究足以抵御風(fēng)暴及惡劣環(huán)境的布線結(jié)構(gòu)和傳輸模式。要考慮盡量減少對航運、海洋生物與生態(tài)的影響。中科院蘭州化學(xué)物理研究所研究員王道愛還提出另外一個問題：生物腐蝕。
王道愛認(rèn)為，“生物污損可能是更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)�？赡苡幸恍┺k法，比如防污涂層、或者自供能的防污防腐技術(shù)，但是還有待實踐的檢驗�！�
一項技術(shù)一旦從“書架”走上“貨架”，涉及到大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)，成本永遠是一個繞不開的問題。成本會是“藍色能源”技術(shù)的門檻嗎？長期研究納米發(fā)電技術(shù)的北京大學(xué)教授張海霞認(rèn)為，摩擦納米發(fā)電機具有成本優(yōu)勢，“因為摩擦發(fā)電機需要的絕大多數(shù)都是我們身邊已有的材料，而且大批量、大面積生產(chǎn)，能夠更進一步來降低它的成本�！�
