清华大学合作在雨滴能量收集的液滴发电机研究方面取得进展近日，清华大学深圳国际研究生院能源与电工新技术实验室曹彬博士与中国科学院北京纳米能源与纳米系统研究所王中林院士课题组合作，设计了一种新型结构的雨滴摩擦纳米发电机（SCE-DEG）。雨滴是自然界存在的一种丰富的可再生能源，如何有效利用雨滴能量一直是研究的热点。对于雨滴能量收集，传统的水力发电机由于存在建设成本高、不适合低频能量采集、难以实现分布式能源收集等缺点而难以实际应用。作为新一代能量采集技术，摩擦纳米发电机具有结构简单、成本低、易于分布式能源收集等优点，引起了研究者的关注。液滴摩擦发电机已被证明可以通过水滴和固体摩擦电材料之间的接触带电效应有效地获取雨滴能量，但仍面临着如何简化结构和提升输出功率等挑战。为此，研究团队利用上电极的自电容效应设计了一种具有简单开放结构的雨滴摩擦纳米发电机（SCE-DEG），可轻易地安装在棚屋等倾斜的建筑物上实现雨滴能量的收集。与传统的雨滴摩擦发电机相比，SCE-DEG具有结构简单、输出功率高的特点，目前该设备的瞬时峰值输出功率达到765 W/m2，为雨滴摩擦纳米发电机的大规模推广应用提供了一种切实可行的方案。图1. SCE-DEG的结构和性能。(a) SCE-DEG在建筑物屋上的应用；(b)SCE-DEG与传统液滴TENG结构图；(c)SCE-DEG和传统液滴TENG的空载输出电压；(d)本工作中获得的瞬时功率密度与其他研究的比较。论文中详细阐述了SCE-DEG的基本工作原理，建立了SCE-DEG的等效电路模型，通过仿真和试验研究了不同尺寸上电极对于SCE-DEG输出电压的影响，明确了上电极自电容在SCE-DEG中的重要作用。一滴水撞击SCE-DEG可直接点亮100个商用LED灯泡，充分显示了其超高输出性能。图2. SCE-DEG工作原理。(a) SCE-DEG的工作原理；(b)等效电路；(c) 上电极长度的影响；(d)单个水滴的输出电压和电荷变化。图3.电极几何形状的影响。(a)不同电极长度(R=0.31mm)的输出电压；(b)输出电压、上电极电容和上电极长度之间的关系；(c)不同电极长度(R=0.56mm)的输出电压；(d)不同上电极排列的SCE-DEG输出电压。图4.SCE-DEG 在电容器、计算器和 LED 上的应用。(a) SCE-DEG 对不同电容器的充电曲线；(b)不同滴水频率；(c)为商用计算器通电；(d)点亮 100盏商业LED 灯。相关成果以“用于大规模雨滴能量收集的液滴发电机”（A droplet-based electricity generator for large-scale raindrop energy harvesting）为题，发表在《纳米·能源》（Nano Energy）上。清华大学深圳国际研究生院硕士毕业生李宗为文章的第一作者，李宗毕业后一直和能源与电工新技术实验室合作研究雨滴能量收集项目。清华大学深圳国际研究生院能源与电工新技术实验室曹彬博士、中国科学院北京纳米能源与纳米系统研究所王中林院士为文章的共同通讯作者。论文其他作者还包括清华大学深圳国际研究生院王黎明教授、尹芳辉助理教授、博士毕业生杨代铭、张中浩，以及中国科学院北京纳米能源与纳米系统研究所林世权副研究员。该项目得到了国家自然科学基金的资助。来源：清华大学论文链接：网页链接#王中林简介#

基于摩擦纳米发电机的机械调制式无线红外通信系统近日，清华大学丁文伯助理教授团队和中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士合作，基于TENGs设计了利用机械调制原理实现信息编码的自供电无线红外通信系统（IR-TENG），利用从旋转独立层式摩擦纳米发电机（RF-TENG）到反向电荷增强型类晶体管摩擦纳米发电机(OCT-TENG)的多种毫安级输出的TENGs同时实现机械信号到光信号的调制及红外光信号发射器的驱动。该项工作展示了IR-TENG的机械频率调制（MFM）、机械幅值调制（MAM）以及二者混合调制的三种工作模式，通过机械激励的频率或信号强度编码信息，并且可以使用MFM和MAM分别指定信息传输的信道和编码传输的数据。IR-TENG中红外光信号的发射和接收模块分别采用了中心波长为940nm的红外二极管和对应波长的红外光敏二极管，并且可以采用低功耗的单片机实现信号的解调和无线中继传输。在实际测试中，使用RF-TENG在150cm的传输距离并且有日光灯照射的情况下进行以MFM模式的传输时的信噪比高达27.28dB，将现有基于TENG驱动的无线光通信系统的传输距离提升了近一个数量级，有望在泛环境监测领域获得应用。该成果以“Triboelectric Nanogenerator enabled Mechanical Modulation for Infrared Wireless Communications”为题发表在能源与环境领域期刊Energy & Environmental Science上图1 （a）利用机械调制原理的摩擦纳米发电机自供电无线红外通信系统（IR-TENG）的工作流程图，展示了其在工业应用和日常生活应用中的潜力。（作为样例展示的TENG器件图已取得出版社及原作者许可）（b）IR-TENG的电路流程图。#王中林简介#

以纳米的尺度看世界，毫末之间，别有天地；以精微的态度治学，方寸之间，尽显真章。周二21: 02锁定北京卫视《大先生》，紧随王中林院士的脚步，与未来召集人高庆一@高庆一 以及未来团成员蔡洋洋@羊羊今天变博学了么 、董叙亨、谈汪@谈汪脑科博 、周叙，一同捕捉闪耀的未来之光~#大先生# 网页链接

研究透视：王中林-摩擦纳米发电机 | Nature Reviews Methods Primers融合接触起电和静电感应效应，摩擦纳米发电机triboelectric nanogenerators，TENGs，有效地将机械能转化为电能或信号。在过去的十年里，从基础科学理解到先进技术与应用，摩擦纳米发电机TENGs发展迅速。近日，中国科学院北京纳米能源与系统研究所 程廷海Tinghai Cheng, 邵佳佳Jiajia Shao，王中林Zhong Lin Wang，在Nature Reviews Methods Primers上发文，简要概述了摩擦纳米发电机的研究进展，包括接触起电和电动力学的机制、应用、未来的机会和挑战。作为一个跨学科领域，在理论和实验方面，摩擦纳米发电机TENGs都有望取得更新的进展。例如，基于机械驱动，慢速移动系统的麦克斯韦方程技术，有望于与物理定律和概念的理论理解相结合。从而建立通用的仿真模型，并设计相应的实验，以期进一步优化摩擦纳米发电机TENGs的一系列应用。图1:摩擦纳米发电机triboelectric nanogenerators (TENGs) 的物理基础。图2:摩擦纳米发电机TENGs的等效电路模型。图3:摩擦纳米发电机TENGs作为微/纳米能量采集器的应用。图4:摩擦纳米发电机TENGs作为自供电传感器/系统的应用。图5在蓝色能量收集中，摩擦纳米发电机TENGs的应用。图6:摩擦纳米发电机TENGs作为高压电源和探针的应用。文献链接网页链接网页链接本文译自Nature。

全球前10万名科学家，中国高的排在第4位。刚才搜资料，发现一个全球的前10万名科学家排名，发现第4位竟然是一位中国科学家王中林，来自中国科学院北京纳米能源与系统研究所，论文总评分达1480万，论文篇数和H指数均排第一。王中林是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，曾获2019年度“阿尔伯特.爱因斯坦世界科学奖”（Albert Einstein World Award of Science），是首位获得这一世界性大奖的华人科学家，以表彰他在纳米发电机和自供能系统领域做出的开创性重大贡献，这一领域被认为“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”。不过前100位科学家中，美国就占了60位，英国7位，日本和德国5位，瑞士和加拿大4位，中国3位，不过大陆籍的似乎只有两位。排在第30位的是武汉地质大学教授余家国，第37位的是香港科技大学化学系讲座教授唐本忠。这些科学家大多集中在临床医学和生物学领域，可以说和人类的生命健康息息相关，说明人们关注的还是自己的生命和健康需求。这个排名是由北京一家网络信息公司发布的，排名依据论文的总评分，牛的是第一名，瑞士日内瓦大学生物化学和分子生物学系教授乌利齐·K·莱姆利（Ulrich K Laemmli），仅88篇论文，总评分高达2830万，平均一篇32万。