□科普時報實習記者張英賢
海風拂過水面，吹起層層的波浪，大自然的力量蘊藏在起伏跌宕之中。如果人類可以收集起這些散落海洋的能量碎片，漣漪之水產生的能量可與激流和狂風相媲美。
近日，在北京市科學技術協會主辦的首都科學講堂上，中國科學院北京納米能源與系統研究所所長王中林展示了他所追尋的人類藍色能源夢。
摩擦納米發電機捕捉一切“小動作”
“全世界每年的總能耗是16太瓦，中國是1.6太瓦，預計到本世紀末，人類所需求的能源要新增3倍。”王中林發問，“未來，我們的能源在哪裡？重構能源結構的革命性顛覆性的科技在哪裡？”
一些科學家將希望寄託於蔚藍的大海。據悉，海洋能源約為76太瓦，是現時全世界總能耗的4倍多，但是海洋波浪能開發成本高、經濟效益差，始終制約著其大規模商業化開發利用和發展。受到2600年前古老的科學問題——摩擦起電的啟發，王中林團隊為“電從哪裡來”尋找到一條新路。
王中林解釋說：“摩擦起電過程中，輸出電壓和頻率是沒有關係的，慢動作可以產生高電壓。我們遵循這個原理，把無序的、低質量的、過去沒有辦法用的能量高效地利用起來，特別是頻率較低、幅度較小的現象，如微風、水紋、身體的擺動等。”
我們的未來要走向海洋，來自海洋的藍色能源又該如何收集？2014年，王中林帶領的團隊將摩擦納米發電機做成球形，並以多層網格形式放在水面上，通過特定裝置吸收水波晃動產生的能量用來發電。
現時，藍色能源概念已延伸到風力發電等領域。“只要有風，有物體的晃動，我們就可以把它變成有效的電力。”王中林說。
那麼雨水能不能發電呢？答案是可以的。2014年，王中林團隊成員做了一把傘，在下雨的時候，傘面會閃閃發光，實現了用雨水擊打傘面的振動進行發電。
據悉，提升供電穩定性已成為新能源發展的重要課題之一。“傳統風力發電機遇到三級到四級的微風才發電，光伏發電依賴於晴天，提高新能源供電的穩定性是非常重要的。希望在不久的將來，我們能實現藍色能源夢，為國家發展提供解决能源問題的新途徑。”王中林說。
自驅動傳感應用於多領域
走進一間辦公室，王中林在一臺電腦面前坐下來，一邊說著開機密碼一邊進行鍵盤敲打。在王中林離開座位後，一比特工作人員多次輸入開機密碼，卻無法登入電腦。
“我們在鍵盤26個字母下麵安裝了摩擦納米發電機。當一個人打字的時候，敲字的速度、頻率、力度會經過摩擦納米的訊號被記錄下來，只知道密碼是進不了電腦系統的，得有同樣的敲字習慣。”王中林解釋說。
摩擦納米發電機的發明，使低質量的能源得以收集，並應用在人工智慧、醫療健康、安防、環境保護等多個領域，實現自驅動傳感。
在生物工程中，任何器件植入體內都需要有電源才能工作，心臟起搏器也不例外。心臟起搏器能不能利用人的呼吸產生的微小能量來實現自驅動？2019年，摩擦納米發電機做成了片狀植入人體內，實現用呼吸產生的能量驅動心臟起搏器。
如今，不少人購買手環、手錶用來監測健康。“現在市場上流行的很多手環、手錶，量測的血壓數值並不準確。”王中林說，如果將摩擦納米發電機安裝在錶帶裏，不光能够測心跳，連血壓、血脂等健康數據都能推算出來。
自驅動傳感還能用於資料的保護和監護。在圖書館中，如果把摩擦納米發電機放到書本裡面後，只要一個動作就能產生微小的功力。即使僅僅是指尖觸碰了某一行字，它都會產生一個無線訊號，從而使管理員獲得該書的翻閱資訊。
自驅動傳感還能應用於環保領域。“微風吹過特殊的風力發電裝置，能量得以收集。”王中林解釋說，這些能量足以驅動一個檢測一氧化碳、二氧化碳的感測器，感測器將信號處理後再發給接收方。“訊號每幾分鐘發一次，可以發到幾公里以外。我們收到各個點比特的測量值後，便知道哪裡釋放了二氧化碳、釋放了多少。”