中科院研究證實摩擦納米發電可與電磁感應發電比肩

　　中國科學院北京納米能源與系統研究所首席科學家王中林院士領導的研究小組近期公布了一項最新研究成果，證實了摩擦納米發電機與傳統電磁感應發電機具有對稱性和互補性，首次從理論高度提出了摩擦納米發電機是繼電磁感應發電機之后，采用機械能發電的又一種重要方式，是具有可能和電磁感應發電機同等重要的新能源技術。同時，該小組的研究成果顯示，摩擦發電機相對于傳統的電磁感應發電機還具有輕便、用材便宜、功率密度高等優勢，展示了摩擦發電機作為新能源技術向“大能源”應用邁進的廣闊前景。相關研究成果已發表在最新一期的《先進材料》雜志上。

　　“電磁感應”是中學物理課本上基礎知識，俗稱磁生電。自1831年邁克爾·法拉第發現電磁感應現象后，電磁感應發電機成為了最重要、最廣泛的發電方式，常見的風力、水力、核能等發電方式都基于電磁感應發電機，在很長時期內都尚無其它的發電方式可與其媲美。

　　而近年來，由王中林院士領導的研究團隊一直致力于研發摩擦納米發電機，其原理是利用摩擦生電和靜電感應現象，可以驅動微納米級的電子器件、給便攜式電子設備供電，乃至收集潮汐、風能等傳統發電機不易獲取的機械能，旨在將人們生產、生活中無處不在的各種“摩擦”變廢為寶，轉變為隨手可用的電能，為機械能發電提供了一種全新的理念和視角。

　　在此研究基礎之上，由中科院北京納米能源與系統研究所副研究員張弛博士等組成的研究團隊在王中林院士的指導下，系統而詳細地對比了摩擦納米發電機和電磁感應發電機的工作原理、控制方程和輸出特性，提出并論證了摩擦納米發電原理與電磁感應發電原理具有對稱性和互補性。

　　據張弛博士介紹，實驗表明摩擦納米發電機的內阻約為十幾兆甚至上百兆歐，可以等效為內阻很大的電流源；而電磁感應發電機的內阻僅為幾歐或十幾歐，可以等效為內阻很小的電壓源，兩種電源通過與電阻的串并聯形式，可以實現對外電路供電的等效變換。同時，研究小組探索了基于上述兩種發電原理的混合式發電機，以及在不同模式下聯合工作的可行性，進一步驗證了摩擦納米發電機可以近似等效為理想電流源的特性，為摩擦納米發電技術在電路中的深入應用提供了理論基礎和實驗依據。

　　研究小組闡述了摩擦發電機相對于傳統電磁感應發電機的優勢，包括輕便、用材便宜、能量密度高等。研究數據顯示，摩擦納米發電機在單位體積和單位質量的輸出功率密度分別為3.1瓦/立方米和 2.6毫瓦/千克，遠遠大于電磁感應發電機的功率密度。此外，研究小組還探討了使用有機材料來提高摩擦納米發電機輸出功率的方法，這也為化學和材料學領域的研究開辟了新的方向。

　　上述系列研究成果，為摩擦納米發電機作為新能源技術向“大能源”應用的邁進提供了理論基礎和實驗依據，首次論證了摩擦納米發電機是繼電磁感應發電機后采用機械能發電的又一種重要方式，是可與電磁感應發電機相比肩的新能源技術，一旦實現產業化，將在自驅動系統、物聯網，以及國防科技等方面具有極其重要的應用前景。