标题: 中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林 [打印本页]
作者: duhang 时间: 2017-10-16 09:14
标题: 中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林
王中林﹐1982毕业于西北电讯工程学院(现名西安电子科技大学)﹐并于同一年考取中美联合招收的物理研究生(CUSPEA)。1987 年获亚利桑那州立大学物理学博士, 从师于国际电子显微学权威 John Cowley 教授。王博士现是佐治亚理工学院终身校董事讲席教授,Hightower终身讲席教授，工学院杰出讲席教授和纳米结构表征中心主任。他是中国科学院北京纳米能源与系统研究所首席科学家.
王教授是中国科学院外籍院士和欧洲科学院院士。王教授荣获了美国显微镜学会 1999年巴顿奖章﹐佐治亚理工学院2000和2005年杰出研究奖﹐2005年Sigma Xi 学会持续研究奖，2001年S.T.Li奖金(美国)﹐2009年美国陶瓷学会Purdy奖，2011年美国材料学会奖章(MRS Medal), 2012年美国陶瓷学会Edward Orton Memorial 奖. 美国自然科学基金会CAREER基金﹐中国首批国家自然科学基金会海外优秀青年科学家基金,中国科学院海外杰出学者基金获得者。他是英国Manchester大学名誉教授，教育部 “长江”特聘讲座教授，台湾国立清华大学晶元讲座教授和名誉讲座教授。他是科学院半导体所名誉教授, 科学院化学所名誉教授,中山大学名誉教授，华中师范大学名誉教授,南京航天航空大学名誉教授,兰州大学名誉教授，天津大学名誉教授，西安电子科技大学名誉教授,中南大学,西安交通大学名誉教授。他成功地组织和担任过二十五次学术会议的主席。王教授是美国物理学会fellow, 美国科学发展协会(AAAS) fellow，美国材料学会 fellow，美国显微学会fellow。
王教授已在国际一流刊物上发表了900篇期刊论文（其中十篇发表在美国《科学》，三篇发表在《自然》期刊上；六篇发表在《自然》子刊上）﹐45篇书章节﹐100项专利，7本专著和23余本编辑书籍和会议文集。他已被邀请做过800多次学术讲演和大会特邀报告。他的学术论文已被引用67,000次以上。他论文被引用的H因子(h-index)是126。他是世界上在材料和纳米技术论文引用次数最多的前五位作者之一。王教授在当今世界最杰出的科学家排名榜上第25名 (http://superstarsofscience.com/scientists).
人物经历
1961年，王中林出生于陕西省蒲城县高阳镇，初中和高中有三分之一的时间都在田里泡着，高中毕业于尧山中学。
1978年夏天，考入西北电讯工程学院（现西安电子科技大学），王中林最初的志愿是学习雷达、计算机，最终因为物理成绩好，学校把他分到了物理专业。
1981年，参加了西北电讯工程学院的CUSPEA（中国物理学生赴美留学考试）的考试，但因为英语成绩不够，没有通过。
1982年，考取中美联合招收的物理研究生，成为当年西北五省唯一被CUSPEA录取的学生，之后赴美留学，进入亚利桑那州立大学，师从J.W.Cowley教授。
1987年7月，用了4年时间拿到亚利桑那州立大学物理学博士，是该系有史以来第一人。博士毕业后，王中林先后在纽约州立大学石溪分校、英国剑桥大学卡文迪许实验室、美国橡树岭国家实验室和美国国家标准和技术定量局从事过研究工作。
1995年，王中林被佐治亚理工学院聘为副教授和电子显微镜实验室主任。
1999年3月，王中林被佐治亚理工学院提前晋升为正教授，成为该校有史以来第三位提前晋升的正教授。
2000年9月，创建了佐治亚理工学院的纳米科学和技术中心并担任该中心主任（至2005年）。
2001年，被聘为清华大学教育部第四届长江学者奖励计划特聘讲座教授，聘任岗位为材料物理与化学。 。
2002年，当选为欧洲科学院院士。2004年，担任国家纳米科学中心第一届海外主任（至2012年） 。2004年，当选为世界创新基金会院士；晋升为佐治亚理工学院最年轻的终身校董事教授（Regents’Professor） 。
2005年2月，推动成立北京大学工学院先进材料与纳米技术系，担任首任系主任 。2005年，当选为美国物理学会会士，美国科学发展协会院士。
2006年，晋升为佐治亚理工学院工学院杰出讲席教授。
2009年，当选中国科学院外籍院士 。
2012年1月，王中林创办的期刊《Nano Energy》上线，截止到2017年，该期刊影响因子达到12.34 。为了落实对中组部关于高端人才引进计划和开展创新研究，中国科学院和北京市联合共建的中国科学院北京纳米能源与系统研究所，所长、首席科学家 。
2017年6月，授聘西安电子科技大学先进材料与纳米科技学院名誉院长；7月4日，获得潘文渊文教基金会年度研究杰出奖 。9月10日，担任中国科学院大学纳米科学与技术学院首任院长 。
2018年7月23日，埃尼奖组委会宣布将第十一届埃尼“前沿能源奖”授予王中林院士，以表彰他首次发明纳米发电机、开创自驱动系统与蓝色能源两大原创领域，并把纳米发电机应用于物联网、传感网络、环境保护、人工智能等新时代能源领域所作出的先驱性的重大贡献。
2019年6月14日，成为首位获“阿尔伯特·爱因斯坦世界科学奖”的华人科学家。
王中林是国际纳米科技领域具有重要学术影响的科学家。他的研究具有原创性，前瞻性和引领性。他在电子显微学和纳米科学方面有多项国际重要影响力的原创性和开创性研究成果， 其中包括反射电子能量损失谱，表明等离子体激发，电子的非弹性散射理论，透射显微镜中纳米材料的力学和电学性能的原位测量技术，纳米氧化锌的生长和控制，纳米发电机，压电电子学，压电光电子学，纳米传感等。最近十年的主要工作可以总结如下：
第一， 纳米能源技术和自驱动纳系统技术。王中林研究小组2006年首次发明了纳米发电机，2007年成功首次研发出由超声波驱动的可独立工作的直流纳米发电机，2008年研发出可以利用衣料来实现发电的“发电衣”的原型发电机。今年他们的纳米发电机给出了3伏的输出电压并驱动了LED，首次实现了自驱动的纳米系统。纳米发电机的原理是利用压电效应所产生的电场来驱动外电路电子的瞬时流动。这一发明依赖于压电效应和半导体效应的巧妙结合，通过纳米材料构成的器件来收集人体运动、肌肉收缩，血液流动等所产生的能量；并将这些能量转化为电能提供给纳米器件，从而让纳米器件或纳米机器人实现能量自供。他把纳米发电机从科学发现推向工程技术并正在迈向微系统应用。该研究已成为国际纳米科技在微型能源研究领域的热点。纳米发电机的发明可能将在能源、生物医学、国防、以及人们日常生活等众多领域产生影响。纳米发电机的发明，被中国两院院士评为2006年度世界科学十大科技进展之一；2008年，被英国《物理世界》评选为世界科技重大进展之一；2009年，《MIT Technology Review》评选为十大创新技术之一;《Science Watch》在有关能源和燃料的一刊中重点报道了王教授发明纳米发电机的过程和重大意义；英国《新科学家》期刊把纳米发电机评为在未来十到三十年以后可以和手机的发明具有同等重要性和影响的十大重要技术之一。美国自然科学基金会2007年向总统和国会申请2008年65亿美元研究经费的前沿总结里第一条重大研究成果(Research that benefits the nation一栏)就是王中林的纳米发电机。纳米发电机的发明和研发走出了一条从基础科学到工程设计再到工业技术“一条龙”的研究路线。王中林这种研究思维和实践在世界范围都是少见的。
第二， 创立压电电子学和压电光电子学。王中林基于纳米级压电和半导体性能的巧妙耦合提出了纳米压电电子学 (nanopiezotronics)的概念，即利用压电效应所产生的电场来调制和控制载流子运动的原理来制造新型的器件，首次制造出压电场效应三级管，压电二极管，压电调控的逻辑运算电路。在传统的场效应晶体管中，外加的电压场效应开关调控了半导体中电流的方向。压电电子学这种新型纳米逻辑器件的开关场则是由通过氧化锌纳米线的机械变形来产生的晶体内部场，它可以取代传统金属氧化物半导体（CMOS）器件中栅极电压的作用，从而可以调控载流子的运动。CMOS晶体管的研究致力于高速运算，与之互补，新型纳米压电逻辑器件适用于低频应用领域，可广泛应用于纳米机器人、纳米机电系统、微机电系统、微流体器件中。调控这类逻辑器件的信号应力可以是简单的按钮动作，也可由液体流动、肌肉的伸缩或机器人部件的运动所产生。被国际著名纳米科学期刊《Nature-Nanotechnology》称为压电电子效应，《Chemical & Engineering News》等十多家专业学会期刊都报道了和介绍了由他所开拓的这一新的领域。
第三， 氧化锌纳米材料的合成，表征，生长机理和应用。王中林十年来持之以恒 地进行氧化锌纳米结构的研究，在低维纳米材料的可控生长和应用上走出了一条扎扎实实的探索之路，使的氧化锌成为除碳纳米管和硅纳米线外纳米技术中一大材料体系。他关于氧化锌纳米带的发现的《Science》文章，成为十年来世界在材料领域引用最多的论文之一,单篇引用达3700次,被国际科学引文机构 (ISI) 2003 年发表的世界纳米科技进展总评中两个重点报道之一，报道了王教授有关纳米带的研究进展。王中林有关氧化锌纳米结构的研究连续两次荣登每三年一期的美国纳米科技进展报告的封面。他发表在《Science》上关于世界上最小的可以称单个病毒质量的“纳米秤”的论文，被美国物理学会评为1999年在纳米科技方面的重大进展之一。他同时发展的在透射显微镜中进行纳米力学测量的方法已得到了广泛的应用。
王中林不仅在学术论文方面被国际同行广为引用，而且他的学术专著也受到国际学术界高度评价。他的专著《Elastic and Inelastic Scattering in Electron Diffraction and Imaging》被《American Scientists》评论为“具有卓越成就和极高价值的经典之作”。剑桥大学讲座教授Humphresy评价“这是一部杰出和全面的书…如果你想研究电子在晶体中的散射和理解在电镜照片后面的深层理论解释，那你一定要阅读这本书”。他的另一部专著《Reflection Electron Microscopy and Spectroscopy for Surface Analysis》被英国《Analysis》杂志和美国材料学会会刊评论为“反射电子显微学唯一的和必读教材”。这两部著作被诺贝尔奖得主加州理工Zewail教授在他近期发表在Science和Nature上的多篇文章中分别引用。他 1998 年和康振川博士合着的《Functional and Smart Materials》被 Science 和 Physics Today 评论为“有关智能材料唯一的和最前沿的书籍”。最近他的力作“Nanogenerators for self-powered devices and systems”已通过网络免费发行，并出版了《自驱动系统中的纳米发电机》专著，它将对未来的微能源技术和自驱动型微传感系统起到极大的引领和推动作用。今年,他将出版《压电电子学和压电光电子学》的开山之作。
王中林热爱祖国，多年积极参与祖国的教育、科研事业的发展.自1992年以来长期推进中美科技、教育的交流和发展并切实展开全方位的合作，鼎力帮助扩大中国科技界在国际科学舞台的知名度和影响力，并为国内培养、锻炼和输送了一批优秀的科研工作者。在过去18年中，他往返中美间达140个来回，培养了100多位分布在中国，台湾和美国的华人学生，学者，博士后和教授等优秀人才。自2004年，他竭力推动佐治亚理工学院和北京大学的联合办学。他是北大工学院先进材料和纳米技术系的共同创始人和2006-2009年期间的首任系主任。他是北京大学和佐治亚理工学院联合办学的最早发起人和主要组织者，并首次开辟了中国和国外联合博士学位的先例。王中林曾任武汉光电国家实验室（筹）海外主任和国家纳米科学中心海外主任。通过担任长江讲座教授，和清华的师生建立了多年的科研合作关系。王中林担任过二十五余次在国内举办的国际大会的主席和组织者.
作者: xinfang 时间: 2018-3-7 09:20
最近，美国佐治亚理工学院校董教授王中林院士与H. Jerry Qi教授课题组合作，博士生邓佳楠，博士后匡晓和博士生刘瑞远利用新型塑料vitrimer聚合物制备了一种可以收集生物机械能和探测生物运动信号的摩擦纳米发电机（VTENG）。通过将导电银纳米线网络嵌入到基于热动力双硫键骨架的vitrimer聚合物中，该装置实现了能量收集，信号传感和自修复的独特性能。器件的损伤可以通过结构中的动态化学键在热刺激下得到快速修复，同时也能够实现小面积器件到大面积器件的拼接以及二维到三维的折叠转化。实验不仅展示了VTENG作为柔性、可自修复的压力传感器和生物机械能收集装置，也实现了输出性能随着器件拼接规模增加而增长。与其他类型的柔性发电装置相比，这种器件又具有更长的使用寿命和设计兼容性，是功能聚合物在柔性电子器件中的有效应用。该研究成果以 Vitrimer Elastomer-Based Jigsaw Puzzle-Like Healable Triboelectric Nanogenerator for Self-Powered Wearable Electronics为题，发表在近期的Advanced Materials上 (DOI: 10.1002/adma.201705918)。
作者: toyt 时间: 2018-4-1 09:45
内置摩擦纳米发电机的光催化降解气相VOCs过滤器
由易挥发性有机污染物（VOCs）引起的室内空气污染已经严重影响人们的身体健康，使哮喘与慢性支气管炎病患加重。高浓度的VOCs（＞ 3 mg/m3）能够使人产生不适的感觉，甚至中毒。研究人员研发出多种技术来净化室内的污染气体，例如高效粒子空气过滤器（HEPA）、聚合物纳米纤维过滤器、活性炭吸附剂。尽管以上技术能够一定程度上除去VOCs，但是仍然存在一定的缺点。另一种较为常用的过滤技术是基于强静电场的静电吸附技术，该方法能够高效地捕集悬浮颗粒物，但强电场会增加电能消耗，极强的电场还会电离氧气产生臭氧，引起室内二次污染。
自摩擦纳米发电机（TENGs）发明以来，该技术就应用于各种微纳系统的能量捕集器件。通过捕集生活环境或者自然环境中的多种机械震动，TENGs将其转化为电能，可直接应用于电池充电、点亮LED或者直接驱动机电器件。而基于摩擦运动诱导可产生具有极强吸附能力的静电场，TENGs也可以用作过滤器来过滤空气中的颗粒物。和传统的静电吸附技术相比，基于TENGs的过滤技术具有更高效、无电能消耗和无臭氧产生等优点。另一方面，光催化是一种绿色环保解决环境问题的新技术。光激发所产生的具有强氧化还原性的电子-空穴对在催化剂颗粒表面发生自由基反应，可以实现液相或气相有机污染物的高效分解矿化。由于编织TENGs所用的材料是多变的，可以很容易实现将光催化技术与TENGs器件整合在一起，使TENGs具有光催化性能。因此，TENGs技术和光催化技术的结合能够发展成为一种新的能够高效降解室内VOCs自驱动的过滤方法。
上海师范大学的李和兴课题组与中科院北京纳米能源与系统研究所的王中林课题组合作，将表面镶嵌Pt/P25的聚合物包裹的不锈钢丝编织成过滤网络结构，通过一种有效接触面积为60 cm2的单电极摩擦纳米发电机（SE-TENG），在作为终端的过滤网络上诱导出电压强度为1100 V的静电场。SE-TENG在过滤器件上所产生的强电场能高效捕获空气中的微粒物。作者利用罗丹明B雾化气流作为演示，在SE-TENG的驱动下，1 min内器件局域位置的吸附量与没有SE-TENG驱动时15 min内的吸附量相当，证明该器件具有增强的自驱动吸附作用。同时，SE-TENG在器件上所诱导的静电场可显著提升过滤器件光催化降解污染物的能力，实现了在单个过滤器件上同时增强自驱动吸附和TENG增强光催化的双重效应。最后，该网格过滤器应用于室内甲醛气体的降解时，在SE-TENG的驱动下，光催化降解甲醛的效率在相同的时间内提升了一倍。这项工作将自驱动电化学拓展至光催化领域，开辟了室内净化污染物的新方法。
这一成果近期发表在ACS Nano上，文章的第一作者是上海师范大学的硕士研究生冯亚伟，由陈翔宇青年研究员、卞振锋教授、李和兴教授和王中林院士共同指导完成。
该论文作者为：Yawei Feng, Lili Ling, Jinhui Nie, Kai Han, Xiangyu Chen, Zhenfeng Bian, Hexing Li, Zhong Lin Wang
Self-Powered Electrostatic Filter with Enhanced Photocatalytic Degradation of Formaldehyde Based on Built-in Triboelectric Nanogenerators
ACS Nano, 2017, 11, 12411, DOI: 10.1021/acsnano.7b06451
作者: siteng 时间: 2018-4-28 08:25
王中林于1987年获得亚利桑那州立大学博士学位。他是乔治亚理工学院材料科学与工程及董事会教授的Hightower主席、国际顶尖纳米科学家、能源技术专家，中国科学院外籍院士，欧洲科学院院士，佐治亚理工学院终身教授，中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长，中国科学院大学纳米科学与技术学院院长。
王中林在国际一流刊物上发表了1100篇期刊论文，150项专利，5本专著和20余本编辑书籍和会议文集。已被邀请做过900多次学术讲演和大会特邀报告。发表论文已被引用173000次以上，H因子146。他是世界上在材料和纳米技术论文引用次数最多的前五位作者之一。
王中林团队的主要研究工作主要集中在以下几个方向：第一，纳米能源技术和自驱动纳系统技术。纳米发电机的原理是利用压电效应所产生的电场来驱动外电路电子的瞬时流动。第二，王中林基于纳米级压电和半导体性能的巧妙耦合提出了纳米压电电子学 (nanopiezotronics)的概念，即利用压电效应所产生的电场来调制和控制载流子运动的原理来制造新型的器件，首次制造出压电场效应三级管，压电二极管，压电调控的逻辑运算电路。第三，氧化锌纳米材料的合成，表征，生长机理和应用。
近年来，王中林团队结合自身对于自驱动电子系统的技术优势，将其与柔性可穿戴设备的需求结合，开发了一系列可以进行自驱动的多功能柔性可穿戴设备。
图1展示了一种用于制造纺织品平面微型超级电容器的简单而新颖的方法，并且可能将其并入到服装中。值得注意的是，这里展示的器件具有出色的机械耐用性和电化学稳定性，即使在严重的弯曲和扭曲条件下也是如此。
图1 基于纺织品的微型超级电容器（MSC）的制造
图2展示了由机械柔性和可伸展的传感器网络组成的电子皮肤，可以通过各种感觉检测，量化各种刺激以模拟人体感觉系统，具有触觉，热/冷和皮肤疼痛的感觉受体和神经通路。这个系统在类人机器人，新的假肢，人机界面和健康监测技术方面有着更广泛的应用。
图2 皮肤启发高伸缩性和舒适矩阵网络。
作者: liuxuefei 时间: 2018-5-4 08:24
两纳米超短沟道的压电电子学晶体管
由于短沟道效应，Sub-5 nm硅(Si)基场效应晶体管的制造是非常困难的。随着沟道长度的减小，CMOS器件不仅受到小尺寸的制造技术的限制，而且还受到一些基本的物理学原理如漏电场，电介质的击穿等限制。为了突破5纳米节点晶体管的限制，研究人员探索研究了基于碳纳米管、半导体纳米线以及二维过渡金属化合物等材料的场效应晶体管，但这些器件的工作仍然依赖于外部栅极电压的调控机制。如果这种情况不能继续下去，这可能意味着摩尔定律的终结。
王中林院士于2006年利用氧化锌纳米线受应力时产生的压电电势来调控场效应晶体管的载流子输运特性，即后来所说的的压电电子学晶体管，并且首次提出了压电电子学的概念。压电电子学晶体管是一种利用完全不同于传统CMOS器件工作原理的新型器件。这种器件利用金属-压电半导体界面处产生的压电极化电荷(即压电电势)作为栅极电压来调控晶体管中载流子的输运特性，并且已经在具有纤锌矿结构的压电半导体材料中得到了广泛证实。这种具有二端结构的晶体管不仅创新地利用界面调控替代了传统的外部沟道调控，并且有可能打破沟道宽度的限制。
近日，在中科院北京纳米能源与系统研究所所长，佐治亚理工学院校董教授王中林院士和西安电子科技大学秦勇教授的指导下，王龙飞博士、刘书海和殷鑫博士等研究成员制备了一种新型的、沟道只有~2 nm的超薄氧化锌压电电子学晶体管，首次将压电电子学效应引入到二维超薄非层状压电半导体材料中。该工作系统地研究了二维超薄氧化锌垂直方向上的压电特性，利用金属-半导体界面处产生的压电极化电荷（即垂直方向上的压电电势）作为栅极电压有效地调控了该器件的载流子输运特性，并且通过将两个超薄压电电子学晶体管串联实现了简易的压力调控的逻辑电路。这项研究证实了压电极化电荷在超短沟道中“门控”效应的有效性，该器件不需要外部栅电极或任何其它在纳米级长度下具有挑战性的图案化工艺设计。这项研究成果开辟了压电电子学效应在二维非层状压电半导体材料的研究，并且在人机界面、能源收集和纳米机电系统等领域具有潜在的应用前景。相关研究成果以 “Ultrathin Piezotronic Transistors with 2 nm Channel Lengths”发表在ACS Nano上 (DOI: 10.1021/acsnano.8b01957)。 （来源：中国科学院北京纳米能源与系统研究所）
作者: zhongbei 时间: 2018-5-12 08:49
2018年4月初，研究人员根据全球科学家在Google学术搜索引文数据库中的数据，对h-指数大于100的2610名科学家进行排名，而近日，团队又仅针对纳米科学与纳米技术对1808位相关（已公开谷歌学术信息）的科学家的h-指数（≥20）进行排名。
本次纳米领域的排名中，王中林院士居世界首位，在纳米领域各类排名中华人再次占据榜首！h-指数199，被引频次161538。
王中林教授致力于氧化锌纳米结构的研究，其关于氧化锌的发现成为十年来世界在材料领域引用最多的论文之一，单篇引用达3200次，被国际科学引文机构（ISI）在2003年发表的世界纳米科技进展总评中列为两个重点报道之一。近年来，王中林组致力于蓝色能源，发表了多篇举世瞩目的成果，目前为止王中林教授已经发表了十几篇N/S文章，其创办的国际著名期刊Nano Energy，影响因子也已经高达12.343。
作者: tmomo 时间: 2018-5-30 08:15
王中林院士Nano Energy：电荷泵浦实现超高电荷密度摩擦纳米发电机
摩擦纳米发电机（triboelectric nanogenerator, TENG）的工作原理基于摩擦起电及静电感应效应。表面电荷密度对于摩擦纳米发电机的性能至关重要。一般而言，TENG的输出功率与表面电荷密度呈二次方关系。在一定的接触或摩擦强度下，电荷密度主要受限于两个方面的因素：一是具有一定表面形貌的摩擦材料配对的摩擦起电能力，二是由气隙击穿引起的电荷损失。现有已提出了基于材料选择、表面改性、结构优化或环境控制等多种方法以提高电荷密度，但是这些方法仍存在着很多方面的限制，在电荷稳定性上还存在问题，或在封装等方面提出了较高的要求。
近日，在中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长、佐治亚理工学院校董教授王中林院士和张弛研究员的带领下，许亮博士和布天昭等人组成的研究团队为提高TENG器件的电荷密度，设计了一种具有浮置层结构和电荷泵浦能力的电荷自泵浦摩擦纳米发电机（self-charge-pumping triboelectric nanogenerator, SCP-TENG）器件。所设计的浮置层结构可以积累并束缚超高密度电荷，并产生静电感应效应，电荷泵浦可以持续地向浮置层中泵送电荷，基于两者的SCP-TENG器件在普通环境条件下，实现了1020μC/m2的超高有效表面电荷密度，达到了空气击穿电荷密度阈值的4倍左右，创造了新的电荷密度记录。更为重要的是，这项工作提出了一个简单而普遍的大幅提高TENG的电荷密度以及输出的策略，使得表面电荷密度主要取决于绝缘层的介电强度，因此，在不久的将来仍具有进一步大幅提升的潜力。由于电荷密度的提升不再依赖于更强烈的摩擦，也解决了摩擦生热及器件耐久性的问题。在电磁式发电机中，广泛采用的电磁铁通过电流激发磁场，与此相似，本工作提出采用注入束缚电荷来取代摩擦静电荷而激发电场，这一思想将可能对TENG性能的提升产生重要影响。相关成果以“Ultrahigh Charge Density Realized by Charge Pumping at Ambient Conditions for Triboelectric Nanogenerators”为题发表在了Nano Energy上。
作者: renzoula 时间: 2018-6-24 08:21
佐治亚理工学院王中林院士AEM：多功能芯 – 鞘纱用于可持续生物机械能量收集和实时人机交互传感
现代电子产品是人类健康，安全和通信不可缺少的一部分，为能把我们社会演化成一个智能世界提供了广泛的机会。另外，由于其具有广阔的应用前景，比如从柔性电源、可拉伸电路、个人保健/生物医学检测、人造电子皮肤到可穿戴化的人机交互界面，柔性可穿戴电子产品已经受到广泛关注。在这些当中，用于健康监测，运动跟踪，医疗护理，个人防护和安全的众多类型的自供电功能传感器已经开发出来，这为以一种连续、实时和无伤害的方式测量人体生理和运动信号提供了一个令人兴奋的机会。然而，可穿戴电子产品的进一步发展仍面临一些挑战。首先，这些可穿戴电子设备通常需要外接电源。传统电源如电化学电池具有重量大，体积大，容量和使用寿命有限的缺点，在很大程度上阻碍了可穿戴电子设备的实际和可持续使用。其次，由于人体的大变形动作可能会降低甚至损坏可穿戴电子设备的结构或功能，传统平面式结构也限制了可穿戴电子产品发展。 第三，因为大多数电极材料（例如碳纳米管/纳米纤维，石墨烯，金属纳米线/纳米槽和导电聚合物）的电导率在高度拉伸情况下会急剧下降甚至消失，所以很难实现既具有高度可拉伸性又同时保持良好导电性的电极。最后，目前的自供电可穿戴式传感器通常只针对某一单一类型的人体运动。事实上，可穿戴式传感器应当能够以高效、及时和灵敏的方式响应多种形式的机械刺激，诸如拉伸，压缩，弯曲和扭曲等。以上因素的存在限制了可穿戴式能量收集器和自供电功能传感器的应用范围。为了给可穿戴电子产品提供一个持续的和自给自足的电源，最近新开发的摩擦纳米发电机（TENG）是一种能量收集技术，其基于摩擦起电和静电感应的耦合效应可将无处不在的机械能转化为电能。由于其效率高，重量轻，成本低，环境友好以及普遍适用性，无论在收集小型机械能还是大规模能源生产方面都具有广阔前景。 TENG已经被证明可以收集不同类型的机械能量，这些能量是我们生活中广泛存在的却经常被我们所浪费，比如人体运动、机械触发、振动、风和水流等等。此外，TENG还可以用作自供电传感器，通过监测实时电压或电流信号来主动检测由机械运动所引起的静态或动态过程，这在实时人体交互式传感系统中具有潜在应用。将TENG技术融入传统纺织生产为可穿戴电子纺织品以及自供电传感设备的发展带来更多的可能性。基于纺织的TENG非常适合新一代能量采集器和自供电传感器，使这些传感器具有轻便、持久、透气、可变形和可清洗的特点。这种新型可穿戴电子产品不仅可以适应复杂的非平面形状，而且可以同时保持令人满意的性能，可靠性以及整体性。
近日，佐治亚理工学院王中林院士课题组相关论文“Versatile Core-Sheath Yarn for Sustainable Biomechanical Energy Harvesting and Real-Time Human-Interactive Sensing”发表在能源期刊Advanced Energy Materials（影响因子：16.72）上，第一作者董凯。可拉伸纺织结构机械能量采集器和自供电传感器的出现为可穿戴功能电子产品的发展带来了新的生机。然而，单一的能量转换模式和弱的信号传感能力在很大程度上阻碍了它们的发展。在此，凭借镀银尼龙纱线和硅橡胶弹性体，王中林团队设计并制造了一种具有同轴芯鞘和内置弹簧式螺旋缠绕结构的高度可拉伸的TENG纱线，用于机械能量采集和实时人机交互传感。由于内置弹簧缠绕和芯鞘共轭这两种结构，所开发的TENG纱线具有灵活性，高度可拉伸性，舒适性，持久性以及对各种机械刺激的高度敏感性，旨在采集多种机械能量以及捕获各种类型的人体运动信号。凭借这些优异的性能，该TENG纱线可以用于自计数跳绳，自供电手势识别手套以及实时高尔夫评分系统。此外，纱线TENG还可以编织成大面积能量收集织物，能够点亮发光二极管（LED），给商业电容器充电，为智能手表供电。此外，通过调整电路连接方式和外部载荷施加方式，这种织物可以将TENG的四种工作模式集合在一起，进一步验证了其多种机械能量采集能力。这项工作为基于纺织结构的多模式机械能收集器和高度敏感的自供电运动传感器提供了一个新方向，未来可用于可持续电源供电，自供电可穿戴电子设备，个性化运动/健康监测以及实时人机交互方面。目前的工作有助于纺织结构的TENG器件应用于多样的机械能量采集装置和实时自供电人机交互传感系统，这将导致可穿戴电子设备向更智能、更便捷和更环保的方向发展。
作者: zhibian 时间: 2018-7-13 09:29
通过耦合弹簧及多层结构集成多个基本发电单元
研究亮点：
1. 通过耦合弹簧及多层结构集成多个基本发电单元，成功制备可以高效收集水波能的球形摩擦纳米发电机。
2. 单个球形发电机的电流输出较以往球形发电机提高两个数量级以上，单球最大输出功率达到7.96 mW。
3. 通过球形发电机阵列化和能量存储，构建水温测量的自驱动系统。
能源在人类生活中扮演着非常重要的角色，现阶段能源的消耗主要依赖于传统化石能源，这是一种有限的、非可再生的能源。随着化石能源的不断开采和枯竭，迫切需要寻找一些新型的能源形式。海洋波浪能具有储量丰富、受环境因素影响较小等优点，是潜在的能够大规模应用的能源之一。但是，近几十年世界各国对波浪能收集的探索大都基于传统的电磁发电机，而电磁发电机因其自身的工作原理所限，难以有效收集这种低频的、随机的能源。
王中林院士于2012年首次提出基于摩擦起电和静电感应效应的摩擦纳米发电机，它利用麦克斯韦位移电流的机理，将周围环境中的机械能转化为电能。同时球形结构摩擦纳米发电机因其具有质量轻、在水波中运动阻力小以及易于阵列化等诸多优点已经被用来收集水波能。但是在之前报道的工作中，还存在输出电流较小等缺点，限制了它的实际应用。
有鉴于此，中科院纳米能源与系统研究所王中林院士团队通过耦合弹簧及多层结构制备了一种可以高效收集水波能的球形摩擦纳米发电机。
研究团队首先结合弹簧辅助结构和球形结构的优点，并在一个球壳空间内集成多个基本发电单元形成多层结构，成功制备出耦合弹簧及多层结构的球形摩擦纳米发电机，用于收集水波能。该球形摩擦纳米发电机中每个发电单元的工作模式均为垂直接触-分离模式。
在真实水波实验环境中，在1.0Hz的水波频率，2.5 V的信号发生器输出电压幅值（对应于水波振幅）的水波冲击下，其最大功率可达7.96 mW，输出电流为120 μA。
其次，进一步研究了不同水波频率和不同水波振幅下，该摩擦纳米发电机的电学输出性能，发现其在1.0 Hz的水波频率下能达到最大输出值，能较好地适用于水波的低频工作环境。
然后，从球形摩擦发电机中所用的铜块质量以及集成的发电单元数量两个方面对其进行结构优化。最后，将四个优化后的球形摩擦纳米发电机组成发电阵列，其输出功率和输出电流分别达到15.97 mW和225 μA，并成功驱动电子温度计工作，测量水的实时温度，显示了该摩擦纳米发电机在水波能大规模收集中的巨大潜力。
总之，该研究成功制备了一种收集水波能的球形摩擦纳米发电机，通过结构设计与优化，其输出电流和输出功率较以往工作均有较大幅度提高，显示了纳米发电机在大规模收集水波能中的潜在应用价值。
参考文献：
XiaoT X, Liang X, Jiang T, et al. Spherical Triboelectric Nanogenerators Based on Spring‐Assisted Multilayered Structure for Efficient Water Wave Energy Harvesting[J]. Advanced Functional Materials, 2018: 1802634.
DOI:10.1002/adfm.201802634
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201802634
作者: kejibu 时间: 2018-10-9 09:53
佐治亚理工学院王中林团队Adv. Mater.：利用摩擦纳米发电机实现强关联氧化物的动态电子掺杂
外部激励通常可以用来调控材料的性质从而实现其功能化。典型的例子包括栅极电压之于场效应晶体管（FET），磁场之于自旋电子学，以及力场之于压电电子学。某些过渡金属氧化物所具有的独特的金属-绝缘体相变（MIT）特性能够产生优异的开关比，自旋轨道耦合，甚至导致超导性，因而可以用于各类电学器件。作为典型的强关联氧化物，二氧化钒（VO2）的金属-绝缘体相变对电荷密度和电子轨道占据非常敏感。因此，将VO2作为场效应晶体管的通道，通过控制栅极电压能够有效实现其相变调控。然而，由于VO2的相变过程对温度非常敏感，如果利用固体电介质层来施加栅压，则不可避免地产生漏电流或者电击穿，从而导致局部的焦耳热效应。通过某些离子液体作为介质层也能够施加外电场，但是离子液体和氧化物之间往往会发生界面电化学反应，从而使得研究电场调控相变过程变得更为复杂。
近日，在佐治亚理工学院王中林院士和中国科学技术大学邹崇文研究员团队的带领下，与西安交通大学和河南科技大学合作，通过集成TENG提出了一种新颖的三端VO2器件。诱导电子在VO2通道中出现并消失，通过接触和分离TENG的PTFE和尼龙层来控制。FEA模拟显示VO2的感应电子平均密度可以高达1010~1011cm-2，可以实现更高的密度（≈1012 cm-2），以改善TENG-VO2在真空条件下的性能。实验结果表明，在不同温度下，TENG-VO2装置可以调节VO2通道的电阻，VO2的PTR调节程度更为显著。第一性原理计算结果进一步证实，TENG器件在VO2中的感应电子掺杂将向上移动EF并逐渐占据3d轨道，从而产生明显的相位调制。目前的研究不仅证明了电荷掺杂以调整相关氧化物的电子态，而且还将TENG的应用扩展到新型tribotronic晶体管或其他相关氧化物器件的开发中。相关成果以题为“Dynamic Electronic Doping for Correlated Oxides by a Triboelectric Nanogenerator”发表在了Adv. Mater.上。
总之，团队将摩擦电纳米发电机（TENG）和VO2相变薄膜材料相结合，制作了一种新型的TENG-VO2器件，在室温下实现了电子掺杂以及相应的相变过程调制。通过TENG构筑类场效应晶体管结构，可以在VO2通道中感应出高浓度电荷，从而实现电子掺杂来调节VO2的电子结构。通过这种动态的电荷掺杂，VO2通道的电阻/电阻率能够得到实时调制，而且这种调制作用在VO2的相变温区更为显著。通过有限元分析模拟了VO2通道中电荷的积累，并通过理论计算验证了电子掺杂机制。该结果有望应用于开发新型的压电晶体管和新型电子掺杂技术。
文献链接：Dynamic Electronic Doping for Correlated Oxides by a Triboelectric Nanogenerator（Adv. Mater. ,2018,DOI：10.1002/adma.201803580）
作者: suzhou 时间: 2018-10-23 19:29
北京时间10月22日下午5点，世界能源领域最高奖、被誉为“能源界诺贝尔奖”的埃尼奖（Eni Award）颁奖典礼在罗马市奎里纳尔宫（Palazzo del Quirinale）举行，意大利总统马塔雷拉(Sergio Mattarella)和部分政府官员及埃尼集团负责人出席。
马塔雷拉总统为中科院北京纳米能源与系统研究所所长王中林院士等获奖科学家颁发奖章。他高度评价了王中林院士的科研成果特别是纳米发电机和海洋“蓝色能源”技术对世界能源发展做出的重大贡献并对纳米能源的应用前景充满期待。
埃尼奖组委会对王中林院士创立的纳米能源技术的总体评价是对“物联网与可再生能源生产”具有重大意义，认为“该研究成果为物联网、机器人和人工智能的发展提供了能源技术”（Research provides the energy technology to power the development of the Internet of Things, robotics and artificial intelligence）。同时，埃尼奖组委会充分肯定了王中林作为摩擦纳米发电机理论和技术的创立者地位（invented the triboelectric nanogenerators (TENGs)），认可他是纳米发电机技术用于物联网移动能源和收集大规模海洋蓝色能源等重大科技的发明者（author of the research “Nanogenerator as Mobile Power Source for Internet of Things and for Large-Scale Blue Energy Harvesting”），认为他“建立了从环境和生物系统中获取随机机械能来驱动移动传感器的原理和技术路线图”（ established the principle and technological road map for harvesting random mechanical energy from environment and biological systems for powering mobile sensors ）。
埃尼奖是世界能源领域最权威、最负盛名的奖项，被誉为世界能源领域的“诺贝尔奖”（ The Nobel Prize for energy ），与计算机界图灵奖、数学界的菲尔兹奖及沃尔夫奖等并称为自然科学领域性的最高奖项。王中林院士是迄今为止获得埃尼奖的第一位华人科学家。
本届埃尼奖共分4个奖项，即埃尼“前沿能源奖”（Energy Frontiers Prize）、“能源转化奖”（The Energy Transition Award）、“环境先进技术奖”（the Advanced Environmental Solutions Award）、“非洲青年人才奖”（The Young Talent from Africa Award）和“年度优秀青年学者”（The Young Researcher of the Year Award）。王中林院士获得的奖项是埃尼“前沿能源奖”（Energy Frontiers Prize）。
王中林院士荣获本届埃尼奖，充分证明他创立的以纳米发电机为代表的纳米能源理论与技术体系，已被国际科学界与产业界所认可。这一新的能源技术，进一步扩大了人们获取能源的新途径，预示着人类的能源模式将从单一依赖传统“大能源”（如传统火电、水电、风电、太阳能、核电等），开始向既有“大能源”又有物联网时代的微纳“小能源”——新时代能源模式转变。
作者: zuihounuli 时间: 2018-10-26 08:01
王中林/胡陈果Nano Energy：摩擦电传感器让机器人更灵活！
在人机交互中，机器人手应该像人的手一样灵活。人类操作机器人通过更加自然和精确的手势而不是手柄或按钮。胡陈果和王中林团队通过计算摩擦电传感器的光栅滑动模式引起的脉冲，签正/负脉冲以表示屈曲/伸展，手指关节的角度可以用绝对值确定位置。传感器的特点是在铰链模型上证明直接量化手指关节的屈曲-伸展度/速度，这有助于实现机器人手同步控制系统。
Pu X, etal. Rotation sensing and gesture control of a robot joint via triboelectricquantization sensor[J]. Nano Energy, 2018.
DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.10.044
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285518307675
作者: tianranqi 时间: 2018-11-12 09:15
王中林Nano Energy：柔性压电晶体管阵列薄膜
薄膜是面内应变传感的良好选择，也可以与现代电子工业兼容。王中林团队首次开发出压电晶体管阵列的薄膜。结果表明，应变单位的灵敏度（量规因子）最高可达199，是商用箔规的灵敏度100倍。每个传感单元校准后，器件上的应变分布被传感器阵列成功地测量和映射。
Song M, et al. Flexible Li-doped ZnO Piezotronic Transistor Array for In-plane Strain Mapping[J]. Nano Energy, 2018.
DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.11.013
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285518308267
作者: xiandao 时间: 2018-11-13 08:52
王中林Nano Energy综述：压电效应在柔性光电应用
王中林课题组详细描述压电效应，包括其理论基础和实际应用，掺杂的ZnS CaZnOS，SrAl2O4和LiNbO3中的压电光发射的发展，并对柔性/可拉伸的光电器件进行了许多科学研究。到目前为止，压电光电子的签名系统，可见可穿戴电子设备和多物理耦合设备已取得重大突破。这一领域的快速创新对人类生活的未来将具有重要意义。
Wang X,Peng D, Huang B, et al. Piezophotonic Effect Based on Mechanoluminescent Materials for Advanced Flexible Optoelectronic Applications[J]. Nano Energy,2018.
DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.11.014
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221128551830822X
作者: chixu 时间: 2018-11-28 16:21
通过摩擦纳米发电机的高电压直接驱动的电响应材料和器件研究获进展
自2012年被发明以来，摩擦纳米发电机（Triboelectric Nanogenerator, TENG）发展成为能源收集的主流技术之一。由于TENG的工作原理是基于摩擦起电效应和静电感应效应，TENG的开路电压很高。对于具有电响应特性的高内阻材料，TENG可以直接有效地驱动或者精确控制它们，这是实现自驱动智能系统的最直接的组合方式。对比其他自驱动电压电源，TENG具有结构设计灵活、成本低廉和选材范围广等优点，尤其在低频机械能收集方向具有很大的应用前景。
近日，中国科学院北京纳米能源与系统研究所在《先进功能材料》杂志上发表特邀综述，着眼于可以被TENG的高输出电压直接驱动的材料和器件，概述了已报道的各种可以与TENG成功结合的应用方向，包括介电弹性体、压电陶瓷、铁电材料等功能材料，静电驱动器、静电空气净化器以及场发射和质谱仪等智能器件。同时，文章总结了选择材料和器件与TENG相互结合的关键因素，总结了TENG作为直接电源面临的挑战和对于该领域未来研究的展望。
以TENG为核心的自驱动系统是纳米能源所所长、首席科学家王中林提出的纳米能源领域包含的重要方向之一，而TENG与各种功能材料和系统的结合是实现自驱动系统的最直接的方法，具有重要的研究价值。目前，在该方向上的主要进展如下：①基于介电弹性体的人工肌肉、智能开关、智能光栅等；②基于压电陶瓷的微型光调制驱动器；③基于铁电材料的记忆装置；④静电操纵器用于驱动和操纵微流体和微小物体；⑤静电吸附和空气净化器；⑥电子激发、离子发生器和便携式质谱仪等。在选择合适的技术与TENG结合的时候，研究人员倾向于选择具有较高绝缘特性的材料和器件，可以很好地保持住TENG产生的静电荷并且可以有效地利用TENG的高输出电压。其次，需要目标器件具有低功耗的特点，可以很好地配合TENG的输出能力。最后，研究人员希望与TENG结合的技术具有独特的功能，这样可以丰富TENG的应用领域。
另一方面，以TENG为核心的自驱动系统可以发展出许多独特的功能。首先，TENG的自驱动特性可以从各种场景中吸取能量，代替原有的电源，实现对便携式的无源系统。其次，TENG可以瞬时把机械能转化为电信号，实现人机交互的桥梁。此外，在高电压器件的应用方向上，TENG有限的输出电荷可作为一种高灵敏的自保护措施，在出现电击穿等危险的时候快速降低输出电压，保护周围的人体和器件。因此，传统的电响应智能材料和器件，在与TENG结合之后可以诞生出很多新的和有应用价值的功能。随着TENG性能的不断提高，以及在应用领域的不断探索，各种多功能的复合系统会不断地被开发出来。
相关研究工作发表在近期的Adv. Funct. Mater上 (Electrically Responsive Materials and Devices Directly Driven by the High Voltage of Triboelectric Nanogenerators. DOI: 10.1002/adfm.201806351)，王中林和陈翔宇是文章的共同通讯作者。
TENG和用于功能自供电系统的电响应材料/器件的组合。涵盖人工肌肉、微型执行器、记忆装置、静电操纵器、空气净化、电子激发和离子发生器等。
作者: fanzhuan 时间: 2018-12-16 14:36
报告题目： Nanogenerators for powering implantable medical devices and self-powered sensors（纳米发电机在植入式医疗器件及自驱动传感的应用）
报 告 人：王中林（Zhong Lin Wang） 院士
时 间: 2018年12月16日下午14点
地 点: 南京邮电大学仙林校区行政楼一楼报告厅
主办单位: 南京邮电大学材料科学与工程学院
报告人简介：
王中林是佐治亚理工学院终身校董事讲席教授，Hightower终身讲席教授，中国科学院北京纳米能源与系统研究所首席科学家和创始所长，中国科学院大学纳米科技学院院长，中科纳清公司董事长，国际著名学术刊物Nano Energy（IF：13.12）创刊者及主编。王中林是国际公认的纳米科技领域领军人物，他发明了压电纳米发电机，摩擦纳米发电机，并首先发展了自驱动系统和蓝色能源的原创大领域，为微纳电子系统的发展，物联网，传感网络，人工智能和人类未来的能源开辟了新途径。他开创了纳米结构压电电子学和压电光电子学等领域，对纳米机器人、人-电界面、纳米传感器、LED技术的发展具有里程碑意义。王中林是Google Scholar（谷歌学术）2018年公布的全球纳米技术专家学术引用与影响力排名榜之第一名。他论文的影响因子h index 高达217。
王教授是中国科学院外籍院士，欧洲科学院院士，台湾中央研究院院士。王教授是美国物理学会fellow，美国科学发展协会(AAAS) fellow，美国材料学会 fellow，美国显微学会fellow，美国陶瓷学会fellow。他荣获了2018年埃尼奖（Eni Award）；2017年潘文渊基金会杰出研究奖；2017年全球纳米能源奖；2016北京市华侨华人“京华奖”；2016美国东南地区大学联盟杰出科学家奖；2015年汤森路透引文桂冠奖；2014年材料领域世界技术奖；2014年佐治亚理工学院杰出教授终身成就奖；2014年美国物理学会詹姆斯马克顾瓦迪新材料奖； 2013中华人民共和国国际科学技术合作奖；2012年美国陶瓷学会埃瓦德奥顿纪念奖；2011年美国材料学会奖章；美国显微镜学会1999年巴顿奖章。已在国际一流刊物上发表了超过1300篇期刊论文（其中发表在Science、Nature及Nature子刊上40余篇），6本科学专著，超过200项专利。
报告摘要：
Self-powered system is a system that can sustainably operate without an external power supply for sensing, detection, data processing and data transmission. Nanogenerators (NG) were first developed for self-powered systems based on piezoelectric effect and triboelectrification effect for converting tiny mechanical energy into electricity, which have applications in internet of things, environmental/infrastructural monitoring, medical science, environmental science and security. NGs have three major application fields: micro/nano-power source, self-powered sensors and blue energy. We will present the applications of the NGs for harvesting body motion energy that will be used for medical science and bioengineering.
作者: dawan 时间: 2018-12-19 08:52
王中林院士&王兆娜 Adv. Funct. Mater.:综合热释电光电子学效应增强的ZnO / Ag肖特基结紫外探测器
宽带隙半导体紫外光探测器具有结构简单、易于小型化、集成化、对辐射和恶劣环境具有良好的稳定性等优点，在军事侦测、环境监测、火焰升温、生命科学和航天等领域具有很大的应用前景。作为典型的宽带隙材料，氧化锌（ZnO）具有大的激子结合能（≈ 60 meV）、小的电子和空穴碰撞电离系数、环境友好、化学性能稳定和辐射阈值高等特点，是实现高信噪比的室温紫外光（UV）探测器的理想材料。尤其是随着自供能电子设备在可穿戴电子、智能传感器、柔性光电子等领域日益增长的需求发展，大量自供能的 ZnO 基光电探测器（PDs）通过利用肖特基结和 p-n 结的光伏效应被成功设计和制备出来。其中，基于金属/半导体接触的肖特基结光电探测器具有成本低、制造简单和响应速度快等优点，是实现快速响应光电二极管的一种重要途径。但由于肖特基结中较弱的内建电场使得这种自供能 PDs 光响应度较低，阻碍了其广泛地应用。因此，寻找一种能够有效改善自供能肖特基 PDs 性能的方法显得十分必要。
最近，通过耦合纤锌矿 ZnO 的热释电效应、光激发和半导体特性，研究者们提出热释电光电子学效应并用来改善 ZnO 基 PDs 的光电响应性能。在紫外光照射 ZnO 纳米线（NWs）时，光诱导的热释电极化电荷可以有效地调节 p-n 结内载流子的产生、分离、传输和复合过程，从而使自供能 PDs 的光电响应性能从 UV 到近红外波段都有显著的提高。通过利用热释电光电子效应，基于 p-n 异质结结构实现的 UV PDs 展示出较快的响应速度和较高的灵敏度。然而，通常的热释电效应包含初级热释电效应和次级释热电效应，而且综合热释电效应受夹持状态的影响很大。当样品经受较强的应力夹持时（例如硬质基板），热释电效应主要表现为初级热释电效应。当样品经受较弱的应力夹持（例如软基板）时，次级热释电效应不能忽略。因此，研究综合热释电效应对柔性基板上肖特基结 PDs 输出电流的调制机制是十分重要的。
最近，北京师范大学的王莹硕士和北京纳米能源与系统研究所的朱来攀博士在美国佐治亚理工学院的王中林院士和北京师范大学的王兆娜教授的共同指导下报道了一种利用综合的热释电光电子学效应来设计和制造 ZnO /Ag 肖特基结的自供电柔性 UV PDs。通过利用初级热释电效应使得自供能的 PDs 在 325 nm 光照射下的最大瞬态光响应度可以达到 1.25 mA W-1，比稳态响应提高 1465 ％。相对持久的二次热释电效应削弱了肖特基势垒的高度，并导致稳态光电流随着光功率密度的增加而减小。当功率密度足够大时，稳态光电流变为反向。基于热释电电势的能带调控作用，研究者们揭示了综合热释电光电子学效应对瞬态和稳态光电流的相应调制机制。研究结果有利于进一步阐明热释电光电子学效应对器件光电流的影响机制，并为进一步优化自供能 PD 性能提供了一种潜在方法。研究成果以题为“Comprehensive Pyro-Phototronic Effect Enhanced Ultraviolet Detector with ZnO / Ag Schottky Junction”发布在国际著名期刊 Adv. Funct. Mater.上。
基于ZnO / Ag肖特基结构，成功设计并实现了热释电光电子学效应增强的柔性自供能 PDs，分别展示了初级热释电光电子学效应对瞬态以及次级热释电光电子学效应对稳态光电流的调制作用。尤其是，光辐照在纤锌矿 ZnO 内部可以通过热应变效应诱导产生相对稳定的极化电势（类似于压电效应），从而对肖特基势垒高度产生调控作用，导致光生载流子的传输性质在肖特基结区被调制，即为次级热释电光电子学效应。这种新机制对自供能光电器件的设计与优化具有重要的理论意义和应用价值。同时，这种调制方法很容易扩展到基于其它热释电半导体材料实现的光电器件中，从而拓宽了其应用领域。而且，基于 ZnO / Ag 肖特基结的自供能 PD 具有易于实现、调控灵活、光响应特性优良的特点。利用热释电光电子学效应，PDs 在功率密度为 4.98×10-4 W cm-2 的 325 nm 紫外光照射下的光电流的最大增强因子为 ≈ 10156 ％，探测能力和响应度都有 8371 ％提高。 这项工作为利用热释电光电子学效应来提高或者优化肖特基结的 PDs 提供了一种有效的方法。同时在超快光电传感、智能传感器和可穿戴电子设备等领域具有广阔的应用前景。
文献链接：Comprehensive Pyro-Phototronic Effect EnhancedUltraviolet Detector with ZnO/Ag Schottky Junction（Adv. Funct. Mater., 2018, DOI: 10.1002/adfm.201807111）
作者: shaoshi 时间: 2019-3-5 09:12
二维纳米材料用于压电（光）电子学
近年来，对于二维材料以及范德华异质结器件的研究逐步成为凝聚态物理和材料学科的热点。从晶体学角度讲，二维形貌体现了晶体结构中三维对称性的破缺，因此许多非压电块体材料在单层条件下会出现本征的压电特性。
2014年，王中林院士课题组利用实验手段证明了二维范德华半导体MoS2中的压电性能，并首次将压电电子学/压电光电子学的概念引入二维领域。掀起了新型二维压电材料体系理论预测、量子压电电子学/压电光电子学以及新型压电范德华异质结器件研究的热潮，并逐步成为二维材料领域研究的一个重要分支。
中科院北京纳米能源与系统研究所所长，佐治亚理工学院校董教授王中林院士、潘曹峰研究员和林沛博士后对该领域的最新研究进展进行了系统综述，重点介绍了压电电子学/压电光电子学在二维纳米能源、主动式力电/光电传感等方面的应用。此外，作者还对该领域目前存在的主要问题以及未来可能的科学突破进行了展望。
二维压电材料的发现为压电电子学/压电光电子学效应的研究提供了新的平台，其中蕴含的深层次物理机制还有待进一步发掘，并在纳米能源、自驱动系统、人-机交互以及可穿戴电子/光电子等领域显示出巨大的应用潜力。
此外，随着研究的逐步深入，二维材料中其他众多新奇的物理特性如室温铁磁、量子自旋等也逐步被发现，压电电子学/压电光电子学与上述特性之间的耦合有望产生更多新的物理效应以及器件应用领域。
参考文献：
Lin P, Pan C, Wang Z L, et al. Two-dimensional nanomaterials for novel piezotronics and piezophototronics. Materials Today Nano, 2018.
DOI: 10.1016/j.mtnano.2018.11.006
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2588842018301494
作者: adgai 时间: 2019-3-19 08:57
王中林院士联合孟庆波等多个团队利用压电光电效应来提高钙钛矿太阳能电池的效率。通过在柔性塑料基底上生长ZnO纳米线阵列，并作为电子传输层，用于柔性钛矿太阳能电池。受益于压电光电效应，柔性器件的效率在1.88％的静态机械应变下从9.3％提高到12.8％，增强了约40％，但材料和器件结构并未发生变化。该研究提供了一种改进柔性PSC性能而不改变其基本材料的普适性策略。
Junlu Sun, Qilin Hua, Ranran Zhou, Dongmei Li, Wenxi Guo, XiaoyiLi, Guofeng Hu, Chongxin Shan, Qingbo Meng, Lin Dong, Caofeng Pan, and ZhongLin Wang. Piezo-Phototronic Effect Enhanced Efficient Flexible Perovskite SolarCells. ACS Nano, 2019.
DOI: 10.1021/acsnano.9b00125
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/pdf/10.1021/acsnano.9b00125
作者: buqi 时间: 2019-4-3 09:19
佐治亚理工学院和北京纳米能源所王中林院士，其博士生邹海洋，张颖博士，郭立童博士等定义了新的“材料基因”-摩擦电荷密度，研发了标准测量方法定量测量材料的摩擦起电特性，并详细测量了众多常用材料的这一特性。相关研究《Quantifying the triboelectric series》发表在《Nature Communication》上。
摩擦起电受材料表面，环境条件和测试条件影响巨大。材料表面粗糙度，气温，湿度，测量时材料间使用力的大小都影响测量结果。由于材料的力学特性不同，在不同测试材料之间使用相同压力，产生相同应变是无法实现的，这造成了定量测量的极大难度。他们巧妙采用液态金属汞与测试材料接触与分离，利用液态金属的形状适应性，使得接触面积最大化；同时汞具有很强的表面张力，能够及时与接触材料分离，利用线性马达稳定的控制接触条件，从而有效的消除接触力，表面粗糙度等测试条件的影响。他们采用在严格控制环境条件的手套箱内，消除外界环境不同的影响 ，从而能准确测量。他们通过标准化测量表征了众多常用材料，定义了材料的“摩擦电荷密度”来表征材料的摩擦起电特性。
文献链接：Quantifying the triboelectric series
(Nature Communicationsvolume 10, Article number: 1427 (2019) , DOI: 10.1038/s41467-019-09461-x)
作者: qingming 时间: 2019-4-5 09:35
中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士课题组首次成功实现了一种基于高性能摩擦纳米发电机单元的自组装波浪能收集网络，实现了发电机网络性能的重要突破。在单元设计上，研究团队设计了一种3D电极结构，采用大量的FEP小球颗粒作为摩擦材料填入到3D电极中，在水波的驱动下基于自由摩擦层模式发电机原理，将机械能转化为电能，这种结构极大改善了摩擦面积并且增强了静电感应效应，同时也具有很好的低频响应特性。对于封装直径8cm的单个球形TENG，其输出的转移电荷量可达520nC以上，规则激励下的峰值功率可达8.75mW，平均功率可达2.33mW，水波驱动下的平均功率达到0.55mW，其相应的规则激励下的峰值功率密度为32.6W/m3，平均功率密度为8.69W/m3，水波中的平均功率密度为2.05W/m3，达到壳球结构TENG的平均功率的18倍以上，刷新了球形TENG波浪能收集器件的平均功率记录。构建了一个包括18个TENG单元的示范网络，可以有效收集水波能，实现了9.89mW的平均功率，可用于自驱动传感和无线信号传输。
在网络连接方面，设计了一种自适应磁性节点（Self-adaptive magnetic joint, SAM-joint）以实现自组装，该磁性连接节点基于一种可旋转的嵌套磁球结构，实现了磁球的接近-磁极自动旋转配对-吸附的过程，解决了固定磁极吸附存在的吸附错位及磁极不配对等难题，实现了高度可靠的单元组装。为了在保持网络构型的同时实现能量收集，在吸附节点上引入了限位块设计，实现了各向异性的运动自由度约束，使得连接节点在水平面内的运动受到约束，可以保持网络构型，而在竖直平面内可以相对转动，进行波浪能收集。通过对球形TENG单元配置不同的磁性节点数量和位置等几何信息，可以实现不同的自组装网络结构，例如线形结构、空心六边形网格、四边形网格、密排六边形网格等结构形式。通过实验也验证了该网络自我修复破坏以及可重构的能力，因而实现了自组装、自修复、可重构的摩擦纳米发电机网络。这些特征极大地增强了摩擦纳米发电机网络的自治能力和结构可靠性，便于大规模网络的构造和维护，将有可能成为摩擦纳米发电机网络实现实际应用的一个重要基础技术。该方法还将有可能应用于其他大型海洋结构的建造。相关成果以“Macroscopic Self-Assembly Network of Encapsulated High-Performance Triboelectric Nanogenerators for Water Wave Energy Harvesting”为题发表在Nano Energy上。
作者: yaoayao 时间: 2019-6-17 17:00
6月14日，2019年度“阿尔伯特·爱因斯坦世界科学奖”（Albert Einstein World Award of Science）揭晓，中国科学院北京纳米能源与系统研究所首席科学家、国科大纳米学院院长、美国佐治亚理工学院终身讲席教授王中林获选，成为首位获此殊荣的华人科学家。
该奖项评选委员会评价王中林在纳米发电机和自供能系统领域做出了开创性的重大贡献，认为这一领域“将对人类和我们社会的可持续发展产生巨大的利益”，“有望在不久的将来改变世界”。据悉，颁奖典礼将于今年10月2日至4日在日本举行。
据了解，纳米发电机是基于规则的氧化锌纳米线的纳米发电机,是在纳米范围内将机械能转化成电能，是世界上最小的发电机。
它的问世完全打破了人们对“发电机”尺寸的认识极限。纳米发电机能实现对环境中特别微小机械能的进行收集和利用。例如，空气或水的流动、引擎的转动、机器的运转等引起的各种频率的噪音、人行走时肌肉伸缩或脚对地的踩踏、甚至在人体内由于呼吸、心跳或血液流动带来的体内某处压力的细微变化，都可以带动纳米发电机产生电能。因此，纳米发电机理论为目前实现物联网和传感网络以及大数据提供了理想的电源解决方案。
今年年初，国际顶级学术期刊《自然—通讯》介绍了王中林及其同事联合研发的一款可植入式自驱动心脏起搏器：无需电池供能，仅从心脏搏动中就能收集足够的能量，确保心脏起搏器工作。这意味着，患者不必再为更换电池失效的起搏器遭受多次手术之苦了。中美科学家团队在猪体内证实，他们的可植入系统不仅可以进行心脏起搏，还能纠正窦性心律不齐。
爱因斯坦世界科学奖评选委员会称，王中林在纳米发电机和自供能系统研究方面做出了影响深远的开创性贡献，使人类从环境和生物系统中获取能量这一全新的技术成为现实。
爱因斯坦世界科学奖以伟大的科学家阿尔伯特·爱因斯坦的名字命名，象征着国际科学界的崇高荣誉，由世界文化理事会（World Cultural Council）设立。该奖项从1984年开始每年颁发1次，每次获奖人数仅为1人，目的是表彰和鼓励世界科学技术领域的重大研究进展，授予为人类带来福祉的杰出科学家。
作者: lanri 时间: 2019-10-29 20:28
北京纳米能源与系统研究所王中林院士、潘曹峰研究员在ACS Nano杂志发表题为Electronic Skin for Closed-Loop Systems的展望文章，指出电子皮肤的最终目标是完全实现甚至超越人类皮肤的功能，并与数据处理单元、制动器相结合，组成一个刺激感应-信号处理-反馈制动的闭环系统。文章首先介绍了应用于电子皮肤的触觉传感器的工作机制及其优缺点、特征属性，指出触觉传感器应与温度、湿度、光、磁、生理和化学传感相结合发展多模态传感器；数据处理单元需要硬件（柔性电路）、软件（数据算法）同时发展；制动器需要满足高能量密度、快速响应等要求；三者进而结合构成闭环系统，实现刺激感应-信号处理-反馈制动的功能。
文章链接：
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.9b06576
作者: daboss 时间: 2019-12-2 19:07
光伏效应已经得到广泛的研究，并作为清洁能源应用于各种设备。然而，其开路电压受半导体的带隙能带限制，效率较低。体光伏效应 （bulk photovoltaic effect）能够产生极大的光生电压，远远超过相应半导体的带隙，但其短路电流异常低，整体发电效率极低；同时，具有体光伏的材料通常受限于宽带隙非中心对称材料体系。Yang, Kim and Alexe 等人在《科学》上报道了挠曲电光伏效应[1]（Flexo-electric photovoltaic effect, 以下统称为“该文”），即通过半导体中的应变梯度，可以在任何半导体中产生体光伏效应，同时能产生非常大的光伏电流（该文宣称电流提高了两到三个数量级），并认为通过该效应可以极大提高太阳能电池的效率。
最近，由邹海洋博士，张春利博士，薛昊博士和吴治峄博士等组成的由王中林院士领导的团队从实验设计，实验数据，机制原理，和结论分析等方面对该文进行讨论，认为该文实验设计不合理，用于计算分析的物理模型不合理，实验结果无法支持物理模型，结论陈述有明显的误导和错误。作者们认为该文对学术界和公众认知存在重大误导，非常有必要指出其存在的问题和疑问。其评论的原文发在了ACS Nano[2] 。
首先，Yang, Kim and Alexe提供的数据不一致。文中宣称电流有两到三个数量级的提高，而支撑材料中大量的数据却表明电流提高倍数都低于20倍。在纳米尺度下，强压力会引起诸多参数极大地变化，包括AFM 针尖和晶体形变引起接触面积，接触电阻等的变化，因而电流发生变化的原因则存在了很多可能性。
第二，没有有效数据证明实验中是否产生了挠曲电效应以及其强度。Yang, Kim and Alexe文中没有实验数据，只有计算试图验证挠曲电的产生，而其实验设计和实际情况与所用物理计算模型的基本适用条件完全不符，计算结果将应力梯度极大放大，得到了完全偏离实际的结果。
第三，没有任何有效证据证明该实验产生了体光伏效应。Yang, Kim and Alexe文中所得到的电流和偏振光角度的变化没有太大关系（与电流总值相比，电流波动幅度1pA非常小），这与体光伏效应的这一特性的典型曲线不符。
第四，没有数据体现出挠曲电光伏理论中的极化现象。极化电势会对I-V两端曲线产生不对称的变化，而在Yang, Kim and Alexe文中的出现的是对称变化，这更可能是压阻效应的结果，而不是具有极化效应的挠曲电或体光伏。
第五，没有任何数据表明挠曲电光伏效应能大大提高太阳能电池的效率以及突破SQ效率限制。太阳光与该文中所用的极化激光有着极大地本质不同。另外，Yang, Kim and Alexe文中得到的电压仍在带隙内，电流的量级（pA，nA）依旧异常低，无法得到高效的光电转换。也没有任何理由相信，通过大面积的探针阵列压在普通太阳能电池上就可以产生体光伏来提高电流，电压或者效率。另外，强外力作用下的探针阵列会影响光吸收，反射，电阻，增加材料缺陷，影响太阳能的性能和寿命。
评论文章里提出了30个Yang, Kim and Alexe文章中存在的具体问题和质疑，认为该实验无法证明产生了挠曲电光伏效应，更无法证明该效应是电流提高的主要原因，因此，挠曲电光伏效应能提高太阳能电池效率的结论不能成立。
参考文献：
[1] M. M. Yang, D. J. Kim, M. Alexe, Science 2018, 360, 904.https://science.sciencemag.org/content/360/6391/904
[2] 评论原文：Haiyang Zou, Chunli Zhang, Hao Xue, Zhiyi Wu, Zhong Lin Wang*, “Boosting the Solar Cell Efficiency by Flexo-photovoltaic Effect?”, ACS Nano, 13 (2019) 12259-12267. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.9b07222
作者: suoshi 时间: 2019-12-15 14:25
在中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士的指导下，林志明博士、研究生张彬彬（共同一作）等人提出了一种传动机构与转盘式摩擦纳米发电机相结合的发电机，该设计方案为摩擦纳米发电机的耐久性提升提供了有效的途径。同时，基于单摆模式的转盘式摩擦纳米发电机单元可将环境中的低频激励转化为高频的电能输出，提高了能量转化效率。在受到外界激励时（如波浪），传动机构使摩擦层间接触分离，实现接触带电过程。环境中的扰动使转盘式摩擦纳米发电机在没有摩擦阻力的条件下作单摆运动，从而实现低频激励下的高频电输出。该发电机连续工作50万 次后电输出仅衰减1.8%。通过收集波浪能，该发电机可驱动温湿传感器实现环境中的自驱动传感。该成果以题为“Rationally designed rotation triboelectric nanogenerators with much extended lifetime and durability”发表在Nano Energy上。
作者: dieluo 时间: 2020-2-25 20:09
2020年2月6日上午，瑞典乌普萨拉大学（Uppsala University）举办2020年度摄氏-林耐讲座(Celsius-Linnaeus Lecturers laureate)奖颁奖典礼，将本年度的摄尔修斯讲座奖授予中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士，以表彰他在纳米能源与纳米自驱动系统领域做出的原创性的重大成就。英国匹兹堡大学教授安吉拉·格罗嫩伯恩博士（Dr. AngelaGronenborn）获得林耐讲座奖。
颁奖典礼后，王中林教授受邀为乌普萨拉大学师生和参会的瑞典学者作了“摩擦起电的起源——2600年前的物理现象对未来世界能源的贡献”的精彩讲座。在讲座中，王教授详细阐释了摩擦起电这一古老的物理现象的科学机制，成功解决了自古希腊以来2600年来的未解之谜，同时他还讲授了他创立的摩擦纳米发电机理论及未来的应用领域：微纳米电源、自供电传感器和海洋蓝色能源。在场的瑞典学者和在校学生认真听取了王教授的讲座。
摄氏-林耐讲座奖每年颁发一次，授予在各自科学领域取得前沿成就的科学家。该奖项由瑞典乌普萨拉大学主办。摄尔修斯出生于乌普萨拉，是世界闻名的物理学家和天文学家，他于1742年提出了摄氏度的概念，成为提出国际温标的第一人；林耐是世界近代著名的生物学家，他是现代植物分类学的奠基人。
作者: qiedao 时间: 2020-2-29 17:45
摩擦起电（科学上称为接触起电）是日常生活中常见的现象，然而其机理目前还不清楚。由于摩擦起电会引起爆炸，一直以来都被认为是一种负面效应。2012年，王中林院士利用摩擦产生的静电荷与静电感应，实现机械能与电能之间的转化，发明了摩擦纳米发电机。由于摩擦纳米发电机在分散式能源搜集以及自驱动系统等应用中有明显优势，引起了广泛关注，迅速发展成能源领域的一大研究热点。这也使得摩擦起电这个古老的科学问题重新受到关注。2600年来，人们对接触起电机理的讨论都围绕着一个主题展开，即接触起电中的载流子是电子还是离子。两种金属之间的电荷转移被认为是由金属功函数的不同导致的电子转移引起的。当涉及到绝缘体的接触起电时，一部分研究者认为在绝缘体表面态中电子是载流子，有的研究者则认为绝缘体的接触起电是由吸附在绝缘体表面的离子转移引起的。
针对接触起电的载流子问题，王中林院士领导的由林世权博士和许程博士等组成的课题组通过温度效应（Adv. Mater. 2018, 30, 1706790. Adv. Mater. 2019, 31, 1808197.）和光电发射效应（Adv. Mater. 2019, 31, 1901418.）等证明了固体和固体之间的接触起电是由电子转移导致的，并提出了电子云重叠模型来解释普遍的接触起电现象。进一步，王中林院士课题组利用原子力显微镜研究了探针和样品之间的相互作用和电子转移之间的关系，并讨论了温度和电场对电子转移的影响。发现只有当探针和样品作用在斥力区时才会发生电子转移，而作用在引力区时则无法发生电子转移。同样的，接触起电中的温度效应只有当探针和样品处在斥力区时才能体现出来。这些结果为接触起电的电子转移提供了更多的证据，同时说明只有当两个原子的电子云发生高度重叠时，两个原子之间才会发生电子转移，验证了接触起电的电子云重叠模型的正确性。相应的，接触起电过程中两个属于不同材料表面的原子在应力作用下由于电子云重叠所导致的电子转移，从而引起接触起电的效应. 为了方便描述，这种电子转移过程被命名为王氏跃迁（Wang transition）。相关结果发表在Advanced Functional Materials (https://doi.org/10.1002/adfm.201909724 )上。
根据原子间相互作用曲线，当原子力探针逐渐靠近样品时，探针首先会受到样品的吸引力。随着探针继续接近样品，探针受到的吸引力会减小。当探针与样品足够接近时探针与样品之间的相互作用力从引力转变为斥力。使用原子力的轻敲模式，通过调节轻敲时的自由振幅和扫描时的设定振幅则能够控制探针所处的力相互作用区。而通过轻敲过程中的相位变化能够反应探针与样品所处的相互作用力区域。该研究团队发现如果没有温度差和电场的作用，探针和样品之间的电子转移只有当探针和样品处在斥力区时才会发生。这说明只有当两个表面的原子足够接近，乃至两个表面的原子的电子云发生重叠时，电子才会在两个表面的原子之间发生迁移。在探针和样品之间施加温度差，发现只有当探针和样品处在斥力区时，温度差对接触电子转移的影响才会凸显出来，这是由于所施加的温度差太小（120 K），温度差所带来的电子能量差不足以克服两个表面的原子之间的势垒。因此还是需要两个表面原子的电子云重叠，来减小势垒，产生电子跃迁。但是，如果在两个表面之间施加足够大的电场，电场能够使表面原子的势垒厚度减小，使原子中的电子发生遂穿，从一个表面转移到另一个表面上，此时，电子云的重叠不再是电子转移的必要条件。总而言之，电子云的重叠能够降低两个表面电子转移的势垒，促进电子的跃迁。文章奠定了两个原子由于电子云高度重叠所导致的界面电子转移的模型，为接触起电现象夯实了基本物理机制。
作者: xigua 时间: 2020-4-7 14:19
水力发电已非新鲜事物。虽说地球有约七成的表面被水资源覆盖，但碍于技术所限，人类一直未能很有效率地将海浪、潮汐甚至雨水蕴藏的低频率动能转化为电能。例如传统利用介面摩擦起电效应的液滴发电机，是基于每个液滴撞击表面时的摩擦和静电感应而产生电力。但受表面摩擦电荷数量的限制，这种方式的电能转化效率较低。
2020年2月5日，香港城市大学王钻开，中国科学院北京纳米能源与纳米系统研究所王中林及美国内布拉斯加大学林肯分校曾晓成共同通讯在Nature 在线发表题为“A droplet-based electricity generator with high instantaneous power density”的研究论文，该研究研发出水滴发电机，设有类似晶体管的结构，使它的瞬时功率密度较现时类似的水滴发电机增加了数以千倍，并大大提升电能转化效率，有助推动水力发电的科学研究及应对能源危机。
解析链接：
https://www.cityu.edu.hk/zh-cn/research/stories/2020/02/06/new-droplet-based-electricity-generator-drop-water-generates-140v-power-lighting-100-led-bulbs
参考消息：
https://www.nature.com/articles/s41586-020-1985-6
作者: haorizi111 时间: 2020-4-21 10:04
中科院北京纳米能源与系统研究所的王中林院士、厦门大学的郭文熹教授和东华大学的汪军教授（共同通讯作者）联合报道了利用轻便且连续的静电纺丝技术制备了一种具有螺旋状混合纳米微核-壳纤维束的超轻单电极摩擦电纱（SETY）。对比常规制造技术制备的SETY器件，利用该技术制备的SETY器件具有超轻度（0.33 mg cm-1）、额外的柔软性和更小的尺寸（直径350.66 μm）。基于这种纺织品的TENG，通过施加5 N、2.5 Hz机械驱动力就可以实现高性能的能量收集（40.8 V，0.705 μA cm-2和9.513 nC cm-2）。更重要的是，摩擦电纱线不仅可以根据不同的电子亲和能，以及摩擦电纱线与传统的纺织技术兼容编织成高密度的平纹织物，以收集生物机械能，而且还可以监视来自人或昆虫的微弱信号。研究成果以题为“Continuous and Scalable Manufacture of Hybridized Nano-Micro Triboelectric Yarns for Energy Harvesting and Signal Sensing”发布在国际著名期刊ACS Nano上。
文献链接：Continuous and Scalable Manufacture of Hybridized Nano-Micro Triboelectric Yarns for Energy Harvesting and Signal Sensing（ACS Nano, 2020, DOI: 10.1021/acsnano.0c00524）
作者: zhuxiaonan 时间: 2020-5-20 14:31
中国科学院北京纳米能源与系统研究所成功将电荷泵浦策略应用于旋转式摩擦纳米发电机（Rotary charge pumping triboelectric nanogenerator，RC-TENG）中，实现了低频激励下的高输出性能。RC-TENG由主TENG和泵浦TENG两部分构成，泵浦TENG为普通旋转式TENG结构，主TENG主要包括存储电极和输出电极。两部分通过一种新颖的同步旋转结构连接，使得电荷可以高效可靠地从泵浦TENG注入到主TENG的存储电极中。这些存储电极中的约束电荷可产生类似于摩擦表面电荷的作用，在输出电极中产生感应输出。由于电荷可以不断地注入存储电极，使得其实现的电荷密度远高于普通方法所能实现的摩擦电荷密度。同步旋转结构的设计使得无需任何电刷即可实现上述功能，增强了器件的可靠性。单个器件即可达到4.5μC的转移电荷量，电荷密度约为对照的普通旋转TENG的9倍，2Hz的低频驱动下最大平均功率和平均功率密度分别可达到78mW和1.66kW/m3，是对照的普通TENG的15倍以上，同时具有小于1s的超快输出饱和速度。此外，该结构的高扩展性可以实现泵浦TENG对多个主TENG的同时激励。当集成4个主TENG时，2Hz低频驱动下可达到658mW的最大峰值功率和225mW的最大平均功率。该结构设计也可有效应用到滑动式TENG中。另外，对于普通结构的旋转式TENG，提高电荷密度往往需要更加强烈的摩擦，这会导致材料磨损和发热问题。电荷泵浦策略解耦了电荷密度和摩擦强度之间的关联，使得在低摩擦情况下也能产生高电荷密度，并可以在界面处通过添加润滑剂来抑制磨损。基于电荷泵浦策略的旋转式TENG将进一步推动解决TENG的功率输出及耐久性瓶颈问题，促进高功率TENG在蓝色能源等领域的实际应用。相关成果以“Charge pumping strategy for rotation and sliding type triboelectric nanogenerators”为题发表在了Advanced Energy Materials上（https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202000605）。
作者: boing 时间: 2020-7-23 17:11
利用摩擦纳米发电机（TENG）技术，中科院北京纳米所的王中林院士团队通过在基底上引入两组同轴排列但存在一定角度差的TENG制备了一款高性能的自驱动角度传感器（SPAS）。SPAS可将旋转运动直接转换为一组具有相位差的电压信号输出，且在经过系统的结构优化后，传感信号的峰峰值可达~120V，同时信噪比高达98.69 dB。因此不仅SPAS信号的产生不需要额外的电能供应，而且产生的信号不需要集成电路模组进行放大处理，这使得器件的整体结构得到进一步简化。对SPAS的传感信号进行分析处理后，可实现1°的角度分辨率，同时在其线性敏感区内可实现高达2.03 纳弧的极限角度分辨率，通过微纳加工工艺制备更为精细的电极结构或研制更为高效的起电材料还可将SPAS的角度分辨率进一步提高。
此外SPAS质轻 (11.1 g)与超薄 (1.87 mm)的优点，使得SPAS可以轻松地嵌入多种器件同时不影响它们的正常运动，极大地拓宽了应用的范畴。在机器人领域，作者展示将SPAS与机械臂结合后，能够利用SPAS将机械臂书写“Nano”这一单词时的实时角度数据记录下来，随后将这些角度数据反馈给机械臂执行即可将前述书法过程精准地复现。同时作者还展示了SPAS在个人康复领域的应用：将SPAS与常见的医疗支具结合后可对佩戴者的膝盖屈曲角度进行实时主动监测，监测结果可通过微处理器以蓝牙的方式传输至移动端APP上进行实时数据记录与动画展示。相关数据有利于医生准确掌握患者当前的康复情况，并为后续康复计划的个性化制定提供可靠依据。该项研究为智能机器人的传感与控制，智慧医疗/主动健康领域等带来了新原理和新思路，具有广阔应用前景。相关论文在线发表在Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.202001466)上。
作者: fox1992 时间: 2020-11-6 16:23
为进一步弘扬两院院士敢为人先的科研精神，着力营造崇尚科学、追求真理的学术氛围，11月4日，受北京化工大学王峰副校长邀请，中国科学院外籍院士、北京纳米能源与系统研究所所长王中林做客我校“院士讲坛”，在西校区科技园报告厅为我校师生带来题为“从接触起电到双电层的形成”的专题报告。校党委常委、副校长王峰出席此次报告会。研究生院、研工部、西区办、大学科技园等部门负责人以及来自东、西两校区的青年教师、研究生导师、博士和硕士研究生参加此次报告会。
报告会由王峰主持。他指出，当今世界正经历百年未有之大变局，我国发展正面临着复杂的环境变化，加快科技创新迫在眉睫。在抗击新冠肺炎疫情的过程中，广大科技工作者为推进疫情防控和经济社会发展提供了有力支持，做出了重大贡献。他强调，加快科技创新是推动国家高质量发展的需要，也是改善民生、顺利开启全面建设社会主义现代化国家新征程的需要，北京化工大学举办“院士讲坛”，旨在弘扬两院院士科学报国的光荣传统，发扬勇攀高峰的科学精神，营造严谨求实的学术风气，培养和推动我校青年教师和研究生成为学校创新研究群体的中坚力量。
报告中，王中林院士从能源分布的“熵理论”引入，为我校师生讲解了“摩擦纳米发电机”这一重大科学研究的逐步深入和发展历程。他从师生们熟知的“摩擦起电”现象谈起，详细介绍了他的团队如何将有着两千多年历史的日常现象从“被科学遗忘的角落”挖掘出来，最终将其转变为伟大发明的科学研究过程。他强调，好的研究是有着广泛未来应用的研究，既要“上书架”也要“上货架”，纳米发电机的深入研究对微纳能源、自驱动传感、蓝色能源、高压电源等多个领域的发展有着重要的推动作用。他以海岸线投放网格式纳米发电机将会产生全世界总能耗四倍之多的能源潜能为例，鼓励在场师生要关注与国家发展、人类命运紧密相关的领域，做有价值的科学研究。
王中林院士多次强调了“科学原创”的重要性，他以历史上发生在伟大科学家身上的小故事为例，阐释了灵感与努力的关系，不经意间的灵感和微小的现象都有可能对科学的原创、科技的发展产生深远影响，他勉励研究生同学们要坚定信念、勤学善思、锲而不舍，重视基础学科相关领域的研究，为取得原创科学成果而持之以恒、不懈奋进。
在互动环节，王中林院士对现场师生提出的关于胶体化学、高级能源、能源效率，以及对研究生“科学原创”的启发性教学等问题给予了详细的解答。报告会的最后，校党委常委、副校长王峰为王中林颁发院士讲坛纪念证书。
主讲人简介：王中林院士，中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长，科思技术研究院院长，佐治亚理工学院终身校董事讲席教授，中科院外籍院士、欧洲科学院院士、加拿大工程院外籍院士，国际纳米能源领域著名刊物 Nano Energy 的创刊主编和现任主编。1987年于美国亚利桑那州立大学获得物理学博士学位，1995年被佐治亚理工学院聘为副教授和电子显微镜实验室主任，后于2000年创建了佐治亚理工学院的纳米科学和技术中心并担任该中心主任。2004年晋升为佐治亚理工学院的终身校董事教授，并担任国家纳米科学中心第一届海外主任。2005年推动成立北京大学工学院先进材料与纳米技术系，担任首任系主任，后当选为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首席科学家。2019年成为首位获得“阿尔伯特·爱因斯坦世界科学奖”的华人科学家。
王中林是纳米能源研究领域的奠基人。他发明了压电纳米发电机和摩擦纳米发电机，首次提出了自驱动系统和蓝色能源的原创大概念，开创了压电电子学和压电光电子学两大学科。根据Google Scholar，王中林教授论文引用超25.6万次，标志影响力的H指数是249，目前在全球材料科学总引用数和H指数排名世界第一。
作者: xibei 时间: 2021-3-4 16:42
近日，根据全球最大学术出版商Elsevier旗下Mendeley Date 2020年10月公布的全球所有学科10万名科学家排名数据显示，中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士终身科学影响力（career scientific impact）排名世界第5位，2019年年度科学影响力排名世界第1位。王中林教授之前任教的美国佐治亚理工学院也进行了重点报道。
Mendeley Date本次公布的数据来自于美国斯坦福大学John P. A. Ioannidis教授的团队，综合评估使用了如下六个log标准化的引用指标的加和：总引用量，Hirsch H-index，共同作者修正的Schreiber Hm-index，单独作者，单独或者第一作者和单独、第一或者最后作者的文章引用量。此前，该团队曾在2019年发布截止到2018年的10万科学家排名数据，根据2018年数据王中林院士排名世界第15位。
王中林院士是2019年爱因斯坦世界科学奖(Albert Einstein World Award of Science)、2018年埃尼奖 (ENI Award – The “Nobel prize”for Energy， 能源界诺贝尔奖)、2015年汤森路透引文桂冠奖、2014年美国物理学会James C. McGroddy新材料奖、和2011年美国材料学会奖章(MRS Medal)等国际大奖得主。
作者: boing 时间: 2021-8-7 11:52
随着物联网的发展，对于无线通信节点的需求量急剧增加，而这些节点的通讯都需要供电来满足大数据的传输。在交通领域，基于物联网的智能交通系统包括无线传感器、通讯网络、道路安全行车预警等。然而，在辽阔的海域，交通预警系统的供电却受到很大的限制。虽然已经开发出一些无线警报装置，如无线电浮标导航设备，但它们通常由传统电池供电，其有限的使用寿命和环境污染问题限制了其使用。由于海洋占地球表面面积的70%，而且波浪能在这些水体中分布很广，利用水波能作为可持续能源是一种很有前景的技术。与其他清洁能源相比，水波受昼夜交替和天气的影响也较小。然而，由于目前的技术限制，基于水波能收集的自驱动航线预警交通系统的开发仍然很困难。
摩擦纳米发电机（TENG）的发明为收集环境能量提供了前所未有的有效途径。基于摩擦起电和静电感应的耦合效应，TENG器件在低频能量收集上具有不可替代的优势。采用TENG器件收集海洋波浪能量，已被视为TENG的主要应用领域之一。针对波浪能收集，一系列TENG器件已被开发出来，小型电子设备如LCD显示屏、测温计、水质计等已被充分证明可轻松利用所收集到的海洋能驱动。同时，尽管一些无线发射模块也已被TENG器件所收集的波浪能成功驱动，然而其传输距离只能达到几米远。此外，这些无线传输的电源电路控制都是手动而非自动的，使这些已报道出的器件和无线系统很难推广到真正的应用阶段。
中国科学院北京纳米能源与系统研究所任泽伟博士和梁茜博士等，在王中林院士的指导下提出基于一种复合式波浪能收集发电机（HW-NG）为供电基础，开发出面向实用化概念的海上行船避让岛礁航线安全预警系统。HW-NG器件是在摩擦纳米发电机（TENG）和电磁发电机（EMG）的基础上采用单摆结构复合发展而成。利用433 MHz超高频（Sub-1G）无线传输技术，仅依靠大型HW-NG器件网络从水波中提取的能量，就可在海上建立一个超远程（目前初步设计为1.5km）的无线通信节点。基于更大规模的海上HW-NG器件阵列网络，预警信号的发射可达到远低于每秒一次的实时频率。进一步地，通过基于电源管理所开发的自控开关模块，实现了预警信号的自动管理、发射。实际应用中，在行船目视盲区的暗礁或者岛礁附近海域，通过所构筑的预警系统，可实现对行船航行交通风险的全天候实时预警，保证船舶在各种天气条件下的航行安全。这项工作将物联网的概念以实际技术的形式实现到蓝色能源的研究中，给出了在不依赖于任何外部电源的情况下，海上超远程点对点自主通信建立的初步实现方案。这一技术手段与应用概念的提出，为物联网大时代信息背景下蓝色能源的研究走向应用提供了独特思路。
论文信息：
Water-wave driven route avoidance warning system for wireless ocean navigation
Zewei Ren, Xi Liang, Di Liu, Xunjia Li, Jianfeng Ping, Ziming Wang, Zhong Lin Wang*
Advanced Energy Materials
DOI :10.1002/aenm.202101116
原文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202101116
作者: dasaochu 时间: 2021-9-21 10:14
随着物联网时代的到来，各种分布式传感器、智能设备愈加普及，其对清洁、可持续、分布式能源的需求急剧增加。作为一种机械能收集技术，摩擦纳米发电机（Triboelectric Nanogenerator，简称TENG）被认为是一种环境友好、高效、极具潜力的分布式能源解决方案。目前，通过真空、电荷泵和自激励技术， TENG的输出性能已经实现了里程碑式的突破。然而，TENG的长期使用寿命及湿度敏感性成为其发展的另一关键瓶颈。本课题组前期通过摩擦界面液体润滑技术(Advanced Energy Materials 2020, 2000965 )及接触分离旋转模式TENG结构设计(Advanced Energy Materials 2020, 1903024)，已经将TENG的服役寿命大幅度提高至7 200 000个工作循环。但仍然难以同时解决TENG高输出下的长期稳定性及湿度敏感问题。因此，探索新的TENG输出性能增强机制，同时解决TENG的服役寿命及湿度敏感性问题具有重要的科学研究意义和工程应用价值。
近日，中国科学院北京纳米能源与系统研究所王杰研究员与王中林院士领导的科研团队提出了一种双电容增强技术，可同时大幅度提高TENG的输出功率、服役寿命和耐湿性能。受TENG物理电容模型的启发，本文提出了一种双电容增强摩擦纳米发电机（DCE-TENG）,其工作原理基于TENG低电荷注入及双电容系统中（固定电容Cf和可变电容Cv）的电荷转移。因此，当系统稳定工作时，TENG器件的两个摩擦层仅需轻微摩擦，所产生的电荷就能满足双电容系统的微小漏电流，实现稳定的高输出，且滑动式TENG及设计的双电容系统具有高耐湿特性。利用该双电容增强系统，DCE-TENG的输出功率可提升15倍，连续工作1 000 000个循环后仍保留原始输出的94%，且在相对湿度高达90%环境中仍保留原始输出的95%。本工作对提高TENG的输出性能、使用寿命和耐湿性具有指导意义，将进一步推进TENG的商业化和应用。
团队提出了一种双电容增强系统，用于同时提高TENG的输出功率、使用寿命和耐湿性能。不同于传统TENG电能输出，该系统利用TENG低电荷注入及双电容系统中（固定电容Cf和可变电容Cv）的电荷转移对外输出电能。通过对输入电压、固定电容容量、可变电容最大容量及双电容比值进行优化，DCE-TENG的输出性能可提升15倍。同时，该系统在连续工作1 000 000个循环后仍保留原始输出的94%，且在相对湿度高达90%环境中仍保留原始输出的95%。研究成果对于探索提高TENG的输出性能、使用寿命和耐湿性具有指导意义，将进一步推进TENG的商业化和应用。
该项目研究获得国家科技部重点研发项目（No. 2016YFA0202701) 、国家自然科学基金资助项目(No. 61774016、No. 51432005、No. 5151101243、No. 51561145021）、北京市科学技术委员会(批准号：Z171100000317001、Z171100002017017、Y399313DF)等项目资助，谨此感谢。
论文信息：
Achieving Ultrarobust and Humidity-Resistant Triboelectric Nanogenerator by Dual-Capacitor Enhancement System
Linglin Zhou#, Yikui Gao#, Di Liu#, Li Liu, Zhihao Zhao, Shaoxin Li, Wei Yuan, Shengnan Cui, Zhong Lin Wang*, Jie Wang*
Advanced Energy Materials
DOI: 10.1002/aenm.202101958
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202101958
作者: layue27 时间: 2022-12-20 10:25
12月8日，美国国家发明家科学院（National Academy of Inventors, NAI）公布了2022年度当选该院院士（NAI Fellow）的名单。纳米能源所所长、首席科学家王中林当选为美国国家发明家科学院院士。NAI授予王中林这一荣誉以表彰他在开发纳米发电机（TENG）方面的发现和突破，确立了从环境和生物系统中获取机械能为移动传感器供电的原理和技术路线图”，也开创了自供电传感器领域，并开创了基于压电电子学和压电光电电子学的第三代半导体技术。
本次他入选美国NAI院士，是美国技术创新和产业界对他及其创立的纳米能源与纳米系统领域在产业化应用及技术革新方面的重要肯定，也是对他“科学家”身份之后作为“发明家”的重要认定，同时也是对他“既要上书架子也要上货架子”研究理念的一次具体体现。此前，王中林已成为中国科学院外籍院士（2009）、欧洲科学院院士（2002）、加拿大工程院外籍院士（2019）、韩国科学技术院院士（2018）。
美国国家发明家学会（NAI）成立于2010年，是一个由美国及其他国家知名高校、政府和非营利研究机构组成，旨在表彰和鼓励拥有美国专利和商标局颁发的专利的发明人，提高学术技术和创新的知名度，鼓励披露知识产权，教育和指导创新学生，并将其成员的发明转化为应用技术以造福社会。
根据其官网（https://academyofinventors.org/fellows/）最新数据，目前NAI在全球有1567名院士，代表300多所著名大学、政府和非营利研究机构。这些院士共持有53000多项美国专利，创造了13000多项授权技术，3200家公司，创造了100多万个就业岗位，并已产生了超过3万亿美元的收入。在所有NAI院士中，有165位知名大学、政府和非营利研究机构的校长和高级领导，642名美国国家科学院、美国工程院和美国医学院院士，45名入选美国国家发明家名人堂，63名获得美国国家技术与创新奖章和美国国家科学奖章，还有45位诺贝尔奖获得者。
NAI官网：https://academyofinventors.org/
作者: xinji 时间: 2023-7-11 09:02
北京时间7月6日下午17:00，2023年度“全球能源奖”（Global Energy Prize）揭晓，中国科学院北京纳米能源与系统研究所首席科学家王中林教授斩获这一国际能源领域的大奖，继2018年获得能源领域最高奖——埃尼奖（Eni Award）之后再次获得世界能源领域重要科技大奖，也是首次有来自代表中国的科学家获此殊荣。
根据全球能源奖官网信息，王中林获得本届大奖是因为他发明的摩擦纳米发电机成为人类新能源技术，这一技术可以用于自供电系统、物联网、机器人、人工智能和大规模海洋蓝色能量的收集。评奖委会将他作为“非常规能源被提名人”（Non-Conventional Energy Nomination）而最终获得今年大奖。同时获得此奖的另外一名科学家同样来自中国，他是上海交通大学制冷与低温工程研究所所长王如竹教授，他是作为“能源应用新方式被提名人”（New Ways of Energy Application Nomination）而获得本届奖项。
全球能源奖是一项著名的能源领域的国际科技大奖，由全球能源协会（The Global Energy Association）于2002年设立，每年颁发一次，是对能源领域科技研发杰出成就的奖励，旨在表彰在解决世界能源行业发展的全球问题、模式和前景等方面取得非凡科学成就的科学家，以推动提升能源领域的新的技术和发现高效的新能源，并确保其安全性和环保性，以促进人类文明的可持续发展。从2019年开始，该奖项在“传统能源”、“非常规能源”和“新能源使用方式”等三个方面各奖励一名学者。自2003年设立以来到2022年，该奖项已授予来自15个国家的48位科学家，在此之前有2位来自美国的华人科学家获奖，分别是斯坦福大学杨培东教授和加州大学伯克利分校崔屹教授。王中林和王如竹是首位获得此奖的中国科学家。本届共有48个国家的90位被提名者正式进入评选程序，最终来自美国、瑞士、新加坡、日本、印度、俄罗斯、塞尔维亚、沙特阿拉伯和中国的15位学者入围最后一轮（每个类别各5名）。王中林和王如竹分获“非常规能源”和“能源应用新方式”奖项，而“常规能源”奖项空缺。
全球能源奖由国际奖项委员会评选，委员会成员包括知名科学组织的领导人，在能源领域获得国际认可的杰出科学家，政治家和公众人物。主办方每4年组建并批准一次国际奖项委员会的成员资格。本届奖项委员会由来自美国、俄罗斯、瑞士、匈牙利、新加坡、中国、韩国、日本等11个国家的成员组成，委员会主席由2007年诺贝尔和平奖获得者、国际政府间气候变化专门委员会（IPCC）成员Rae Kwon Chung担任。
全球能源奖的主办方是全球能源协会，成立于2002年，是全球能源奖的运营者，总部设在莫斯科。根据其章程，该协会致力于发展能源领域的国际研究和项目，是一个非政府组织和非商业组织，旨在促进和支持能源领域的创新，并促进国际合作。自颁布以来，全球能源奖在国际上获得了很高的知名度和全球赞誉。
作者: taipingyang 时间: 2023-10-10 08:45
2023年10月4日，斯坦福大学团队与全球最大学术出版商Elsevier发布了最新一期世界“标准化引文指标全科学作者数据库”（截止到2023年10月1日），即全球前2%的10万名全科科学家的大数据排名榜单。在此最新一期公布的数据中，来自中国科学院的学者王中林院士再次名列前茅：全学科职业生涯科学影响力（Career-long impact）排名第2；全学科单年度科学影响力(Single-year impact)排名继续保持第1名，并自2020年起已连续4年蝉联榜首。根据此榜单，王中林教授也是前100名中唯一来自中国的科学家。
标准化引文指标的全科学作者数据库（science-wide author databases of standardized citation indicators）由世界著名的全球性信息分析公司——Elsevier BV推出，根据标准的Science-Metrix分类，构建了涵盖全球科学界22个领域、176个子领域的10万名顶尖科学家的公开数据。该数据库以全球最大的文摘和引文数据库—Scopus数据库为依据，基于引用次数(Citations)、H指数(H-index)、同行合作调整后的HM指数(Co-authorship adjusted HM-index)、不同作者单位论文的引用量(Citations to papers in different authorship positions)和一个综合指标(Composite indicator)等多达40多项指标的综合分析，为全球排名前10万的科学家进行大数据排名。该数据评分侧重于影响力（引文）而不是生产力（出版物数量）。职业长期影响力(Career-long impact)榜单统计了科学家职业生涯期间的综合影响表现；年度影响力(Single year impact)榜单则更集中于科学家上一年度的学术影响。这一排名被认为是最权威的大数据排名。
另外，最近根据美国一家知名学术数据与分析网站ScholarGPS？ 今年9月份公布的数据(https://scholargps.com/highly-ranked-scholars)，王中林教授综合排名世界第6位，也是前100名中唯一的华人科学家，并在材料科学与工程领域排名世界第1位。除上述数据之外，王中林教授还在微软学术、“全球学者库”、Research.com等知名科研大数据分析机构公布的排名中，均位居前列。这些数据充分展现了王中林教授在纳米科技、材料科学、能源科技等领域的影响力，也体现了纳米能源与纳米系统研究领域在全球蓬勃发展的良好势头，该领域的主要创立者和奠基人是王中林教授。根据对WOS（web of science）数据的统计，截止2022年8月，仅统计已公开发表该领域的论文情况，全球有83个国家和地区的1500多个研究单元、12000余名学者在从事纳米能源与纳米传感领域的研究，另外有4000人从事王中林教授创立的压电电子学和压电光电子学的研究，并且这个数据在不断地快速增长。如今，该领域进一步得到了国际学术界和工业界的认可，凭借创立的这个领域，王中林教授先后获得能源领域最高奖埃尼奖（Eni Award，2018年）、国际科技综合大奖爱因斯坦世界科学奖（“Albert Einstein” World Award of Science，2019年），能源领域大奖全球能源奖（Global Energy Prize, 2023年）及2015年汤森路透引文桂冠奖等四项国际大奖。
数据来源：https://elsevier.digitalcommonsdata.com/datasets/btchxktzyw/6
作者: huigui 时间: 2023-11-27 09:10
根据欧洲工程院官网信息（https://eae.edu.eu/），王中林所长已于2022年当选该院机械与材料工程学部（MME）院士。
官网链接：https://eae.edu.eu/members/Mecha ... g/ZhongLinWang.html
背景介绍：
欧洲工程院（英文：European Academy of Engineering，EAE）是一所独立于任何国家及政府的权威学术机构，成立于1992年，由来自法国、德国、英国、意大利、西班牙和瑞士等国家工程、科学院院士代表，在瑞典王国的哥德堡市发起设立，并得到了欧洲委员会和其他欧洲国家的支持和参与。
作为一所全球最高水平的学术机构之一，欧洲工程院代表着欧洲工程与技术领域的学术权威。截止2023年7月，欧洲工程院有约390名院士（含外籍院士），他们来自全球25个国家和地区，涵盖了各个工程领域，如土木、机械、电子、化学、生物、医学、人工智能等。其中有37位诺贝尔奖得主、29菲尔兹奖得主、17图灵奖得主等国际知名的奖项获得者。
作者: qingli 时间: 7 天前
尽管反复清洗玻璃片，但在一些特定区域，残留水渍，反而用湿润的报纸擦拭会更为干净? 此外，你是否注意到水滴落在带有灰尘的固体表面上，似乎总是沿着一些不规则的路径前进?又比如，在同一块聚合物样品上反复测量接触角，结果却越来越小?还有在超疏水材料表面上的水滴弹跳，为何总是比预计的衰减得更快?这些看似不相关的问题似乎都与一个我们不太熟悉的概念—固液界面接触起电现象有着千丝万缕的联系。
润湿性,即液体在固体表面的铺展能力。从日常生活中雨滴在雨伞上的顺滑滚落，到工业生产中钢铁淬火工艺的精确控制，润湿性都发挥着举足轻重的作用。与此同时，当液体与固体表面接触时，电荷在两者间发生转移，也会对界面的物理与化学特性产生影响。科学家们已经在超润湿结构的构建方面取得了显著进展，但对于固液界面电荷转移对润湿性的影响关注却相对较少。将润湿性与接触起电这两个看似独立的研究领域相结合，不仅有助于我们更全面地理解固液界面的复杂润湿行为，还可以推动接触起电与其他领域的交叉融合，为发现新奇现象和潜在的应用奠定基础。
近日，中国科学院北京纳米能源系统研究所的王中林院士团队在这一领域取得了重要突破。他们发现，当水滴在固体表面铺展时，伴随着的电荷转移会自发地引起固体润湿性的变化。这一现象被称为接触电致润湿效应（CEW）。为了深入研究这一效应，他们利用开尔文原子力显微镜和接触角测量仪对24种不同的介电薄膜材料进行了表征。通过测量这些材料与水滴接触起电前后的静态接触角和表面电荷密度，他们发现接触角的变化量与转移电荷密度之间存在强烈的依赖关系。值得注意的是，CEW效应对不同材料的接触角改变量可达5°~38°，显示出其显著的润湿调控能力。通过对固液界面电信号和动态接触角的同时观测，该团队进一步证明了接触起电对动态润湿过程的影响。分子动力学和从头算的结果揭示了CEW效应的机理：摩擦电荷的积累增强了水和基底间的分子间相互作用，从而导致润湿性增强。该研究成果以“Spontaneous wetting induced by contact-electrification at liquid-solid interface”为题，发表在《Advanced Materials》上。论文的第一作者为博士研究生唐臻，其他合作者包括重庆大学郭恒宇教授，北京化工大学杨丹教授，以及通讯作者林世权副研究员和王中林院士。
原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202400451
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