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2023-01-31
他，五院院士！
更新時(shí)間：2022-12-11 18:05:54作者：智慧百科
12月8日，美國國家發(fā)明家科學(xué)院（National Academy of Inventors, NAI）公布了2022年度當(dāng)選該院院士（NAI Fellow）的名單。納米能源所所長、首席科學(xué)家王中林當(dāng)選為美國國家發(fā)明家科學(xué)院院士。NAI授予王中林這一榮譽(yù)以表彰他在開發(fā)納米發(fā)電機(jī)（TENG）方面的發(fā)現(xiàn)和突破，確立了從環(huán)境和生物系統(tǒng)中獲取機(jī)械能為移動(dòng)傳感器供電的原理和技術(shù)路線圖”，也開創(chuàng)了自供電傳感器領(lǐng)域，并開創(chuàng)了基于壓電電子學(xué)和壓電光電電子學(xué)的第三代半導(dǎo)體技術(shù)。
本次他入選美國NAI院士，是美國技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)界對(duì)他及其創(chuàng)立的納米能源與納米系統(tǒng)領(lǐng)域在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用及技術(shù)革新方面的重要肯定，也是對(duì)他“科學(xué)家”身份之后作為“發(fā)明家”的重要認(rèn)定，同時(shí)也是對(duì)他“既要上書架子也要上貨架子”研究理念的一次具體體現(xiàn)。
王中林，中國科學(xué)院外籍院士（2009）、歐洲科學(xué)院院士（2002）、加拿大工程院外籍院士（2019）、韓國科學(xué)技術(shù)院院士（2018）、美國國家發(fā)明家科學(xué)院院士（2022）。現(xiàn)任中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所所長，科思技術(shù)研究院院長，佐治亞理工學(xué)院終身校董事講席教授。國際納米能源領(lǐng)域著名刊物 《Nano Energy》的創(chuàng)刊主編和現(xiàn)任主編。王院士是2019年愛因斯坦世界科學(xué)獎(jiǎng)(Albert Einstein World Award of Science)、2018年埃尼獎(jiǎng) (ENI award – The “Nobel prize”for Energy)、2015年湯森路透引文桂冠獎(jiǎng)、2014年美國物理學(xué)會(huì)James C. McGroddy新材料獎(jiǎng)、和2011年美國材料學(xué)會(huì)獎(jiǎng)?wù)?MRS Medal)等重要國際大獎(jiǎng)得主。
王中林院士是國際公認(rèn)的納米科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)軍型科學(xué)家，是納米能源研究領(lǐng)域的奠基人。他發(fā)明了壓電納米發(fā)電機(jī)和摩擦納米發(fā)電機(jī)，首次提出自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和藍(lán)色能源的原創(chuàng)大概念，將納米能源定義為“新時(shí)代的能源”；王中林院士開創(chuàng)了壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)兩大學(xué)科，他提出的原創(chuàng)新物理效應(yīng)引領(lǐng)了第三代半導(dǎo)體納米材料的基礎(chǔ)研究，使氧化鋅納米結(jié)構(gòu)成為與碳納米管和硅納米線同等重要的一類材料研究體系。王中林院士科研成果豐碩，已在國際一流刊物上發(fā)表1500多篇論文（其中發(fā)表在《Nature》、《Science》及其子刊上的文章50余篇），擁有200項(xiàng)專利、7部專著和20余部主編書籍、會(huì)議文集。根據(jù)Google Scholar，王中林教授論文引用超28萬次，標(biāo)志影響力的H指數(shù)是259，目前在全球材料科學(xué)總引用數(shù)和H指數(shù)排名世界第一; 世界橫跨所有領(lǐng)域前10萬科學(xué)家統(tǒng)一綜合排名2019年年度第1名，終身總排名第5名。
下面就讓小編帶大家一起走進(jìn)王院士和他的納米能源世界。
1.寒門逆襲！從農(nóng)村走向世界的頂尖科學(xué)家
前段時(shí)間，網(wǎng)上關(guān)于"寒門再難出貴子"的說法再度甚囂塵上。然而，王中林院士則用自己的實(shí)際行動(dòng)打臉?biāo)?唱衰"努力的人。
1961年，王中林院士在陜西蒲城出生了。由于家中貧寒，王中林院士自打記事起，便知道家里的頭等大事就是生計(jì)！
"知識(shí)改變命運(yùn)"，王中林院士的父親一直堅(jiān)持著，寧愿全家勒緊褲腰帶過日子，也要讓王中林上完學(xué)。當(dāng)然王中林院士也沒辜負(fù)的殷切期望。從小學(xué)到初中，再到高中，王中林院士每次考試都名列前茅。年幼的王中林院士知道家中艱難，所以每次寒暑假他都會(huì)主動(dòng)到田地里幫助家人耕作，初中和高中有三分之一的時(shí)間都在田里泡著。
1978年，王中林院士考入西北電訊工程學(xué)院（現(xiàn)西安電子科技大學(xué)），最初的志愿是學(xué)習(xí)雷達(dá)、計(jì)算機(jī)，但是由于他的物理成績優(yōu)異，學(xué)校把他分到了物理專業(yè)。
1981年，王中林院士參加了中國物理學(xué)生赴美留學(xué)考試，由于英語成績未達(dá)標(biāo)沒能通過考試。經(jīng)過這次考試王中林意識(shí)到自己的英語差距，于是開始了為期一年瘋狂的英語學(xué)習(xí)，他運(yùn)用所有時(shí)間去學(xué)習(xí)英語的聽說讀寫。第二年，王中林院士參加了李政道先生組織的中美聯(lián)合培養(yǎng)物理類研究生計(jì)劃（CUSPEA）考試，成為當(dāng)年西北五省唯一被CUSPEA錄取的學(xué)生，之后赴美留學(xué)。這也是他人生之中重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)之一。
青年王中林
如愿走出國門深造的王中林院士進(jìn)入亞利桑那州立大學(xué)，師從高分辨電子顯微學(xué)鼻祖---J.W.Cowley教授。
在美留學(xué)的王中林院士付出了超出常人數(shù)倍的努力進(jìn)行學(xué)術(shù)研究，他僅僅用了4年時(shí)間就拿到了亞利桑那州立大學(xué)的物理學(xué)博士學(xué)位，這是該專業(yè)自成立以來的第一人。博士畢業(yè)后，王中林院士沒有停下科研的步伐，先后在紐約州立大學(xué)石溪分校、英國劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室、美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室和美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)定量局從事研究工作。
1995年，王中林院士被佐治亞理工學(xué)院聘為副教授和電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)室主任。由于沒有專用實(shí)驗(yàn)室，他只能白天看文獻(xiàn)，晚上蹭別人的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究。即使在這樣的環(huán)境下，王中林院士用三年時(shí)間發(fā)表了80多篇論文！同時(shí)，還著成自己人生的第一本書《電子成像和衍射中的彈性和非彈性散射》，這本書在日后被評(píng)為"具有卓越成就的經(jīng)典之作。"
四年后，王中林院士被佐治亞理工學(xué)院提前晉升為正教授，成為該校有史以來第三位提前晉升的正教授。
2000年，佐治亞理工學(xué)院創(chuàng)立了納米科學(xué)和技術(shù)中心，王中林院士一直擔(dān)任該中心主任（至2005年）。
2002年，王中林院士當(dāng)選為歐洲科學(xué)院院士。兩年后，當(dāng)選為世界創(chuàng)新基金會(huì)院士，并晉升為佐治亞理工學(xué)院終身校董事教授，成為校史上最年輕的終身校董教授！
王中林作為董事教授，在佐治亞理工學(xué)生畢業(yè)典禮上發(fā)表演講
2006年，晉升為佐治亞理工學(xué)院工學(xué)院杰出講席教授。
2009年，王中林當(dāng)選當(dāng)時(shí)最年輕的中國科學(xué)院外籍院士。2010年起，他參與組建中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所，并2012年擔(dān)任所長、首席科學(xué)家。在他的帶領(lǐng)下，納米能源所碩果頻出，在領(lǐng)域內(nèi)處于國際研究領(lǐng)頭羊地位。
2.做原創(chuàng)性科研！
2.1 引領(lǐng)第三代半導(dǎo)體氧化鋅納米材料， “納米秤”和“氧化鋅納米帶”接連問世
十余年來，王中林持之以恒地進(jìn)行氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的研究，使得氧化鋅成為與碳納米管和硅納米線外同等重要的一大材料體系。
1999年，王院士在《Science》發(fā)文報(bào)道了可以稱出單個(gè)病毒質(zhì)量的"納米秤"，又稱為"世界上最小的秤"。納米秤的問世，引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，被當(dāng)時(shí)美國物理學(xué)會(huì)評(píng)為納米科技領(lǐng)域的重大進(jìn)展之一，并且對(duì)于生物學(xué)界和醫(yī)學(xué)界的發(fā)展有著重大幫助。
2001年，王院士在《Science》發(fā)表的關(guān)于氧化鋅納米帶的發(fā)現(xiàn)的文章，成為十年來世界在材料領(lǐng)域引用最多的論文之一，單篇引用達(dá)7200余次，被國際科學(xué)引文機(jī)構(gòu)（ISI）2003年發(fā)表的世界納米科技進(jìn)展總評(píng)中兩個(gè)重點(diǎn)報(bào)道之一。
王中林院士開創(chuàng)了在穿透式電子顯微鏡中原位測(cè)量納米力學(xué)和電學(xué)性能的技術(shù)，引領(lǐng)了這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。
2.2 發(fā)明納米發(fā)電機(jī)，并首次提出納米能源技術(shù)和自驅(qū)動(dòng)納米系統(tǒng)技術(shù), 是壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)兩個(gè)學(xué)科的奠基人
2005年的一天，王中林院士指導(dǎo)學(xué)生用當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的技術(shù)手段測(cè)試納米材料的壓電系數(shù)。學(xué)生做了一個(gè)夏天，然而得到的結(jié)果卻和王中林院士期待的不太一樣。到底是哪里出了問題？王院士和學(xué)生百思不得其解。于是，一起反復(fù)研究，重新計(jì)算，最終發(fā)現(xiàn)了壓電系數(shù)異常的“真相”：納米材料發(fā)電。一年后，王院士發(fā)明了基于規(guī)則的氧化鋅納米線的納米發(fā)電機(jī)（Nanogenerators），能夠在納米尺度范圍內(nèi)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，是世界上最小的發(fā)電機(jī)。
納米發(fā)電機(jī)原理圖
2007年，王院士團(tuán)隊(duì)成功首次研發(fā)出由超音波驅(qū)動(dòng)的直流納米發(fā)電機(jī)；2008年，首次提出“self-power”的概念，并研發(fā)出可以利用衣料來實(shí)現(xiàn)發(fā)電的“發(fā)電衣”的原型發(fā)電機(jī)。該項(xiàng)研究成果完全地實(shí)現(xiàn)了自驅(qū)動(dòng)的納米元件。
2008年，王中林院士在《科學(xué)美國人》上首次提出“self-power”的概念
納米發(fā)電機(jī)的問世打破了人們對(duì)“發(fā)電機(jī)”尺寸的認(rèn)識(shí)極限，能實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境中特別微小機(jī)械能的進(jìn)行收集和利用。例如，空氣或水的流動(dòng)、引擎的轉(zhuǎn)動(dòng)、機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)等引起的各種頻率的噪音、人行走時(shí)肌肉伸縮或腳對(duì)地的踩踏、甚至在人體內(nèi)由于呼吸、心跳或血液流動(dòng)帶來的體內(nèi)某處壓力的細(xì)微變化，都可以帶動(dòng)納米發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。
2.3 壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)兩個(gè)學(xué)科的奠基人
隨后，王中林院士設(shè)計(jì)了納米尺度上壓電和半導(dǎo)體性能的巧妙耦合，首次提出了基于第三代半導(dǎo)體的壓電電子學(xué)（Piezotronics）的概念，即利用壓電效應(yīng)所產(chǎn)生的電場(chǎng)來調(diào)制和控制載流子運(yùn)動(dòng)的原理來制造新型的元件，并首次開發(fā)出了壓電場(chǎng)效應(yīng)三極管、壓電二極體、壓電調(diào)控的邏輯運(yùn)算電路。
在傳統(tǒng)的場(chǎng)效應(yīng)電晶體中，外加的電壓場(chǎng)效應(yīng)開關(guān)調(diào)控了半導(dǎo)體中電流的方向和大小。而在壓電電子學(xué)這種新型納米元件中，其開關(guān)場(chǎng)則是由通過氧化鋅納米線的機(jī)械變形來產(chǎn)生的晶體內(nèi)部場(chǎng)，它起到了傳統(tǒng)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)元件中門電壓的作用，從而可以調(diào)控載流子的運(yùn)動(dòng)。王院士發(fā)明的這種新型納米壓電邏輯元件適用于低頻應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)也可廣泛應(yīng)用于納米機(jī)器人、納米機(jī)電系統(tǒng)、微機(jī)電系統(tǒng)與微流體元件中。
這一原創(chuàng)性的發(fā)明被國際著名期刊《Nature》和《Science》稱為壓電電子學(xué)效應(yīng)。
王院士和他的半導(dǎo)體器件
2.4 發(fā)明摩擦納米發(fā)電機(jī)，闡釋其發(fā)電理論及其應(yīng)用領(lǐng)域
摩擦生電是很多人從小就知道的常識(shí)，但摩擦只是產(chǎn)生了電壓，沒有電流，過去人們一直無法利用。
王中林團(tuán)隊(duì)研究這個(gè)領(lǐng)域也是一次偶然。2011年，王院士的一名學(xué)生在測(cè)試一款納米發(fā)電機(jī)時(shí)突然發(fā)現(xiàn)其電壓高達(dá)3-5V，而正常情況下應(yīng)該顯示是1-2 V的電壓信號(hào)。起初大家以為這是一個(gè)誤差，因?yàn)閿?shù)值比預(yù)想的要高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。但王中林覺得這其中應(yīng)該另有玄機(jī)。經(jīng)過仔細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)是器件中使用到的材料表面比較粗糙，在實(shí)驗(yàn)中封裝不穩(wěn)，發(fā)生了滑動(dòng)，造成了摩擦起電。問題找到了解答，按理說，故事到這就應(yīng)該完結(jié)了。但是，王中林心中想的卻是：為什么不把這個(gè)效應(yīng)利用起來呢？
經(jīng)過整整一年的探索，2012年初，王院士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個(gè)全新的納米器件--“摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）”，并首次提出了基于摩擦起電效應(yīng)和靜電感應(yīng)效應(yīng)的“摩擦納米發(fā)電機(jī)”原理。當(dāng)尼龍與聚四氟乙烯薄膜接觸時(shí)聚四氟乙烯得到電子，當(dāng)滑移產(chǎn)生時(shí)，兩者離開接觸面的部分需要保持電中性，電子從聚四氟乙烯流向尼龍，這樣在外電路產(chǎn)生了向下的電流；當(dāng)兩者相互接觸時(shí)，已經(jīng)接觸的面保持電中性，之前流動(dòng)的電子需要流回才能保持電中性，這樣在外電路實(shí)現(xiàn)了向上的電流。通過簡(jiǎn)單、巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可將古老的摩擦起電效應(yīng)與靜電感性效應(yīng)耦合，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能向電能的高效轉(zhuǎn)化，可謂是一個(gè)具有劃時(shí)代和顛覆性意義的能源技術(shù)。
在這里有個(gè)小八卦。摩擦納米發(fā)電機(jī)的發(fā)明初期，王中林院士團(tuán)隊(duì)興奮地將研究成果寫成論文，準(zhǔn)備向世界及同行展示這一開創(chuàng)性成果。然而，當(dāng)時(shí)人們對(duì)TENG頗為懷疑，文章投到Nature Communication 直接被秒拒，轉(zhuǎn)投Advanced Materials仍舊沒逃脫被拒的命運(yùn)。誰能想到，未來這項(xiàng)工作竟然開創(chuàng)了一個(gè)新的領(lǐng)域，全球有近6000名科學(xué)家參與該領(lǐng)域的研發(fā)。
摩擦納米發(fā)電機(jī)的四種工作原理
2014 年，王中林院士和李舟教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組共同研制了一款可植入式自驅(qū)動(dòng)心臟起搏器：無需電池供能，僅從心臟搏動(dòng)中就能收集足夠的能量，確保心臟起搏器工作。這意味著，患者不必再為更換電池失效的起搏器遭受多次手術(shù)之苦了。
可植入式自驅(qū)動(dòng)心臟起搏器
2016年，王院士首次從理論上揭示了納米發(fā)電機(jī)的物理根源，即根據(jù)1861年提出的麥克斯韋位移電流理論?；邴溈怂鬼f位移電流原理的納米發(fā)電機(jī)成功實(shí)現(xiàn)了機(jī)械能到電能的高效轉(zhuǎn)化，可以方便的存儲(chǔ)和驅(qū)動(dòng)小型電子設(shè)備。TENG不僅具有出色的電學(xué)輸出性能，可輸出上百伏的電壓，而且易于加工成各種尺寸、形狀和結(jié)構(gòu)，可方便應(yīng)用于不同的穿戴式和植入式場(chǎng)景。
2.5 提出顛覆性海洋能采集方式，劍指藍(lán)色能源之夢(mèng)
雖然給手機(jī)等小型設(shè)備充個(gè)電沒問題，但王中林覺得摩擦發(fā)電的潛力應(yīng)該不止于此。他的下一個(gè)目標(biāo)是駕馭海洋——將海浪的能量收集起來，實(shí)現(xiàn)人類夢(mèng)寐以求的“藍(lán)色能源（Blue Energy）”。為此，王中林設(shè)計(jì)了一款基于摩擦發(fā)電原理的球狀發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)由一個(gè)空心殼層和一個(gè)內(nèi)部球體組成，可以漂浮在海洋上。隨著海浪的沖擊，殼層與內(nèi)部球體發(fā)生相對(duì)位移與摩擦，從而產(chǎn)生電流。如果將成千上萬個(gè)球體發(fā)電機(jī)串聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，將產(chǎn)生數(shù)目極其可觀的電能。王中林另一項(xiàng)備受矚目的研究是海洋藍(lán)色能源技術(shù)，被認(rèn)為“有可能從海浪中獲取大量能源以解決世界未來的能源需求。”
藍(lán)色能源夢(mèng)想是網(wǎng)狀聯(lián)結(jié)數(shù)以百萬計(jì)的可捕獲低頻海波能量的摩擦納米發(fā)電機(jī)
“我們將摩擦發(fā)電機(jī)做成了球形，像網(wǎng)球一般大小。通過球中套球，外層的球在水中隨波浪晃來晃去，里邊的球也隨波動(dòng)晃來晃去，就會(huì)產(chǎn)生發(fā)電所需的能量。并且因?yàn)樗乔蝮w，所以是無規(guī)則的，哪個(gè)方向都可以。通過發(fā)電球積少成多的規(guī)模效應(yīng)，收集波動(dòng)能量并發(fā)電的可能性大大提高了?！?/p>
藍(lán)色能源裝置及工作原理圖
當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)“藍(lán)色能源”之夢(mèng)還有很長的路要走，需要各個(gè)學(xué)科的科研工作者的通力合作。
雖然初步的構(gòu)想已經(jīng)成型，并在小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了其可行性，但是大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用還是面臨著很多技術(shù)問題，其中的核心就是納米發(fā)電機(jī)的持久性。浮動(dòng)裝置及發(fā)電機(jī)本身的材料在海水及陽光下的老化以及浮動(dòng)球體內(nèi)的滲水問題都是阻礙納米發(fā)電機(jī)持續(xù)工作的障礙。此外，納米發(fā)電機(jī)網(wǎng)絡(luò)的位置對(duì)于漁業(yè)、航海、人類生活以及海洋生物的影響也是必須考慮的問題。
03 三度獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)提名，榮膺世界能源領(lǐng)域最高獎(jiǎng)項(xiàng)“埃尼獎(jiǎng)”和愛因斯坦世界科學(xué)獎(jiǎng)
據(jù)悉，被譽(yù)為“納米發(fā)電機(jī)之父”的王中林院士，迄今已三度獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的提名。
2018年獲得世界能源領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)項(xiàng)---埃尼獎(jiǎng)（Eni Award）
2018年7月23日，埃尼獎(jiǎng)組委會(huì)宣布將第十一屆埃尼“前沿能源獎(jiǎng)”授予王中林院士，以表彰他首次發(fā)明納米發(fā)電機(jī)、開創(chuàng)自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與藍(lán)色能源兩大原創(chuàng)領(lǐng)域，并把納米發(fā)電機(jī)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)絡(luò)、環(huán)境保護(hù)、人工智能等新時(shí)代能源領(lǐng)域所作出的先驅(qū)性的重大貢獻(xiàn)。
2018年，王中林院士獲頒埃尼獎(jiǎng)，成為獲得該獎(jiǎng)的首位華人科學(xué)家。
埃尼獎(jiǎng)（Eni Award）是由意大利國有跨國石油天然氣巨頭埃尼公司（Ente Nazionale Idrocarbur，簡(jiǎn)稱ENI）于2007年正式設(shè)立，是世界能源與環(huán)境研究領(lǐng)域最權(quán)威的獎(jiǎng)項(xiàng)，該獎(jiǎng)一向被譽(yù)為是世界能源領(lǐng)域的“諾貝爾獎(jiǎng)”。埃尼獎(jiǎng)評(píng)審機(jī)構(gòu)——埃尼獎(jiǎng)科學(xué)委員會(huì)成員由世界上最先進(jìn)的研究機(jī)構(gòu)的研究人員和科學(xué)家組成，成員中現(xiàn)有27名諾貝爾獎(jiǎng)得主。埃尼獎(jiǎng)旨在通過對(duì)科研人員的表彰，鼓勵(lì)更多學(xué)者進(jìn)一步研究能源與環(huán)境問題，傳播最新的研究成果，促進(jìn)能源的高效使用以及創(chuàng)新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。埃尼獎(jiǎng)共設(shè)五個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，分別是埃尼“前沿能源獎(jiǎng)”（Energy Frontiers Prize）、埃尼“能源轉(zhuǎn)化獎(jiǎng)”（The Energy Transition Award）、埃尼“環(huán)境先進(jìn)技術(shù)獎(jiǎng)”（the Advanced Environmental Solutions Award）、埃尼“非洲青年人才獎(jiǎng)”（The Young Talent from Africa Award）和埃尼“年度優(yōu)秀青年學(xué)者”（The Young Researcher of the Year Award）。
2019年獲得"阿爾伯特·愛因斯坦世界科學(xué)獎(jiǎng)"
2019年6月14日， “阿爾伯特.愛因斯坦世界科學(xué)獎(jiǎng)”（Albert Einstein World Award of Science）揭曉，中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所首席科學(xué)家、國科大納米學(xué)院院長、美國佐治亞理工學(xué)院終身講席教授王中林?jǐn)孬@這一世界性的大獎(jiǎng)，成為首位獲此殊榮的華人科學(xué)家。該獎(jiǎng)項(xiàng)評(píng)選委員會(huì)評(píng)價(jià)王中林教授在納米發(fā)電機(jī)和自供能系統(tǒng)領(lǐng)域做出了開創(chuàng)性的重大貢獻(xiàn)，認(rèn)為這一領(lǐng)域“將對(duì)人類和我們社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生巨大的利益”，“有望在不久的將來改變世界”。
2019年，王中林院士獲阿爾伯特.愛因斯坦世界科學(xué)獎(jiǎng)，成為首位獲此獎(jiǎng)項(xiàng)的華人科學(xué)家。
愛因斯坦世界科學(xué)獎(jiǎng)是一項(xiàng)著名的世界性科學(xué)大獎(jiǎng)，以偉大的科學(xué)家阿爾伯特.愛因斯坦的名字命名，象征著國際科學(xué)界的崇高榮譽(yù)。該獎(jiǎng)項(xiàng)從1984年開始每年頒發(fā)1次，每次獲獎(jiǎng)人數(shù)僅為1人，目的是表彰和鼓勵(lì)世界科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重大研究進(jìn)展，授予為人類帶來福祉的杰出科學(xué)家。該獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)人由來自50個(gè)國家和地區(qū)的124位世界著名科學(xué)家組成的跨學(xué)科委員會(huì)選出，委員會(huì)成員包括25名諾貝爾獎(jiǎng)得主。
王中林院士憑借在微納能源和自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域的開創(chuàng)性成就獲得2019年度愛因斯坦世界科學(xué)獎(jiǎng)。世界科學(xué)獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)對(duì)王中林教授的科學(xué)成就給予高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為他在納米發(fā)電機(jī)和自供能系統(tǒng)研究方面做出了影響深遠(yuǎn)的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)，使人類從環(huán)境和生物系統(tǒng)中獲取能量這一全新的技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)，并認(rèn)為這一技術(shù)“有潛力徹底改變我們生活的每一個(gè)角落”，“有望在不久的將來改變世界”。
評(píng)選委員會(huì)充分肯定了王中林教授創(chuàng)立的研究領(lǐng)域給世界科技和工業(yè)界帶來的重大而深遠(yuǎn)的影響，認(rèn)為這些發(fā)現(xiàn)和突破已經(jīng)引發(fā)世界范圍內(nèi)學(xué)術(shù)界和工業(yè)界對(duì)納米能源與自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)的興趣與努力，這些應(yīng)用將對(duì)人類和我們社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生巨大的利益，并且認(rèn)為他發(fā)明的海洋藍(lán)色能源技術(shù)，“有可能從海浪中獲取大量能源以解決世界未來的能源需求”。
授予王中林“埃尼前沿能源獎(jiǎng)”和“阿爾伯特·愛因斯坦世界科學(xué)獎(jiǎng)”，這是對(duì)他多年來所開創(chuàng)的基于納米發(fā)電機(jī)的納米能源與自驅(qū)動(dòng)傳感領(lǐng)域的最大國際認(rèn)可，也是對(duì)他的研究成果在能源與環(huán)境技術(shù)應(yīng)用方面的最高的權(quán)威性認(rèn)定。
4.搞科研，要上書架子，也要上貨架子
在一次采訪中，王中林院士提到，我們做科研，要么能上書架子（在基礎(chǔ)科學(xué)上要有成果，在國際頂級(jí)刊物上有聲音），自己的發(fā)明可以寫進(jìn)教科書；要么能上貨架子（真正把成果應(yīng)用到祖國的大地上去），造福于人民。如果兩個(gè)架子都上，那是最好。
如今，納米發(fā)電機(jī)更是從最初輸出電壓幾毫伏發(fā)展到輸出電壓達(dá)上千伏，輸出功率達(dá)每立方米3萬瓦。也就是說，一個(gè)手掌大小的5毫米厚的納米發(fā)電機(jī)可瞬時(shí)驅(qū)動(dòng)600個(gè)發(fā)光二極管同時(shí)工作。同時(shí)，其自身類型也擴(kuò)展到壓電機(jī)、摩擦、熱釋電、復(fù)合納米發(fā)電機(jī)等多種類型，其應(yīng)用更是拓展到安防、人機(jī)界面、穿戴式電子產(chǎn)品、野外防火監(jiān)測(cè)、醫(yī)療康復(fù)、智能書寫和語音識(shí)別。
納米發(fā)電機(jī)的重大應(yīng)用領(lǐng)域
最初摩擦發(fā)電機(jī)的輸出電流和功率并不理想，后來王中林帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，終于使摩擦發(fā)電機(jī)的輸出功率產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，實(shí)現(xiàn)了高達(dá) 55% 的能量轉(zhuǎn)化效率。這樣的能量轉(zhuǎn)化率意味著摩擦發(fā)電機(jī)已經(jīng)具備推廣使用價(jià)值。經(jīng)過反復(fù)研究，王中林的研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)研制了包括旋轉(zhuǎn)式直流摩擦發(fā)電機(jī)、潮汐能收集裝置、剎車發(fā)電模擬裝置等在內(nèi)的 20 多件摩擦發(fā)電裝置。
根據(jù)王中林院士的構(gòu)想，我們可以將摩擦發(fā)電機(jī)安裝到鞋子上，在人走動(dòng)的時(shí)候，腳部對(duì)鞋底的按壓或腿的晃動(dòng)等動(dòng)作就會(huì)通過摩擦發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化成電流，將這些電流收集起來并通過電池進(jìn)行存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)手機(jī)充電。
摩擦納米發(fā)電機(jī)的應(yīng)用演示
目前，王中林院士團(tuán)隊(duì)已經(jīng)孵化了幾家公司，比如：
1、利用摩擦電除塵技術(shù)孵化的中科納清公司，防霧霾口罩、空氣凈化器、室內(nèi)新風(fēng)系統(tǒng)等均開始投向市場(chǎng)，初步受到市場(chǎng)的認(rèn)可。特別是新風(fēng)系統(tǒng)已于近日正式量產(chǎn)，一些大型央企的總部開始采購該所孵化企業(yè)的新風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)品。目前，這個(gè)公司市值已經(jīng)達(dá)到了數(shù)億元。
2、基于納米發(fā)電機(jī)的自驅(qū)動(dòng)智能鞋和實(shí)時(shí)足壓監(jiān)測(cè)鞋墊，已經(jīng)通過中試；
3、測(cè)血壓信號(hào)的技術(shù)，涉及疾病的診斷和康復(fù)檢測(cè)；
4、智能鍵盤，目前產(chǎn)品已經(jīng)開發(fā)出來；
5、機(jī)器人智能手等；
可以預(yù)見，未來幾年在納米發(fā)電技術(shù)的帶動(dòng)下，智能鞋以及其他可穿戴智能設(shè)備將飛速發(fā)展，迎來一個(gè)自驅(qū)動(dòng)的新時(shí)代，應(yīng)用范圍將涵蓋大健康監(jiān)測(cè)、康復(fù)理療等等方面，最終實(shí)現(xiàn)高新科學(xué)技術(shù)回饋社會(huì)，回饋人民。
來源：高分子科學(xué)前沿
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