□ 科普时报实习记者 张英贤
海风拂过水面，吹起层层的波浪，大自然的力量蕴藏在起伏跌宕之中。如果人类可以收集起这些散落海洋的能量碎片，涟漪之水产生的能量可与激流和狂风相媲美。
近日，在北京市科学技术协会主办的首都科学讲堂上，中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长王中林展示了他所追寻的人类蓝色能源梦。
摩擦纳米发电机捕捉一切“小动作”
“全世界每年的总能耗是16太瓦，中国是1.6太瓦，预计到本世纪末，人类所需求的能源要增加3倍。”王中林发问，“未来，我们的能源在哪里？重构能源结构的革命性颠覆性的技术在哪里？”
一些科学家将希望寄托于蔚蓝的大海。据悉，海洋能源约为76太瓦，是目前全世界总能耗的4倍多，但是海洋波浪能开发成本高、经济效益差，始终制约着其大规模商业化开发利用和发展。受到2600年前古老的科学问题——摩擦起电的启发，王中林团队为“电从哪里来”寻找到一条新路。
王中林解释说：“摩擦起电过程中，输出电压和频率是没有关系的，慢动作可以产生高电压。我们遵循这个原理，把无序的、低质量的、过去没有办法用的能量高效地利用起来，特别是频率较低、幅度较小的现象，如微风、水纹、身体的摆动等。”
我们的未来要走向海洋，来自海洋的蓝色能源又该如何收集？2014年，王中林带领的团队将摩擦纳米发电机做成球形，并以多层网格形式放在水面上，通过特定装置吸收水波晃动产生的能量用来发电。
目前，蓝色能源概念已延伸到风力发电等领域。“只要有风，有物体的晃动，我们就可以把它变成有效的电力。”王中林说。
那么雨水能不能发电呢？答案是可以的。2014年，王中林团队成员做了一把伞，在下雨的时候，伞面会闪闪发光，实现了用雨水击打伞面的振动进行发电。
据悉，提升供电稳定性已成为新能源发展的重要课题之一。“传统风力发电机遇到三级到四级的微风才发电，光伏发电依赖于晴天，提高新能源供电的稳定性是非常重要的。希望在不久的将来，我们能实现蓝色能源梦，为国家发展提供解决能源问题的新途径。”王中林说。
自驱动传感应用于多领域
走进一间办公室，王中林在一台电脑面前坐下来，一边说着开机密码一边进行键盘敲打。在王中林离开座位后，一位工作人员多次输入开机密码，却无法登录电脑。
“我们在键盘26个字母下面安装了摩擦纳米发电机。当一个人打字的时候，敲字的速度、频率、力度会经过摩擦纳米的信号被记录下来，只知道密码是进不了电脑系统的，得有同样的敲字习惯。”王中林解释说。
摩擦纳米发电机的发明，使低质量的能源得以收集，并应用在人工智能、医疗健康、安防、环境保护等多个领域，实现自驱动传感。
在生物工程中，任何器件植入体内都需要有电源才能工作，心脏起搏器也不例外。心脏起搏器能不能利用人的呼吸产生的微小能量来实现自驱动？2019年，摩擦纳米发电机做成了片状植入人体内，实现用呼吸产生的能量驱动心脏起搏器。
如今，不少人购买手环、手表用来监测健康。“现在市场上流行的很多手环、手表，测量的血压数值并不准确。”王中林说，如果将摩擦纳米发电机安装在表带里，不光能够测心跳，连血压、血脂等健康数据都能推算出来。
自驱动传感还能用于资料的保护和监护。在图书馆中，如果把摩擦纳米发电机放到书本里面后，只要一个动作就能产生微小的功力。即使仅仅是指尖触碰了某一行字，它都会产生一个无线信号，从而使管理员获得该书的翻阅信息。
自驱动传感还能应用于环保领域。“微风吹过特殊的风力发电装置，能量得以收集。”王中林解释说，这些能量足以驱动一个检测一氧化碳、二氧化碳的传感器，传感器将信号处理后再发给接收方。“信号每几分钟发一次，可以发到几公里以外。我们收到各个点位的测量值后，便知道哪里释放了二氧化碳、释放了多少。”