中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林

qingming

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。

yaoayao

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。

lanri

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

daboss

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

suoshi

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。

dieluo

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。

qiedao

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。

xigua

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

haorizi111

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）

zhuxiaonan

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）。

boing

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。

fox1992

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。

xibei

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。

boing

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

dasaochu

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

layue27

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/

xinji

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。

taipingyang

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

huigui

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。