王中林：我们大家所熟悉的传统发电机大部分是电磁发电机。我们在中学学习物理的时候，就知道磁铁穿过线圈可以产生电流。这一知识的发现要追随到1831年英国科学家法拉第首先提出了电磁感应原理，科学家利用这一原理发明出了电磁发电机，利用动力发电。可以说，这是把水力、风力、火力、核能变成电能最根本的技术。

　　什么叫摩擦发电机呢？讲到摩擦，是我们每个人都熟悉的，初中学物理时，电学的第一节课就是摩擦起电，所以它是普遍被受众接受的。然而无论在人类科学发展的历史上，还是在我们日常生活中，一直把它当做一种负效应，研究所都是把它作为一种负效应来研究，（研究的）目的是减小摩擦的效应。

　　但是在三年前，一个偶然的机会，我们在寻找微纳能源时，发现表面上修饰着纳米结构的塑料薄膜，它们互相之间切磋时就有静电产生。使我们吃惊的是，这种方式产生的电压电流是我们过去用压电产生的几十倍。从2011年我们发现这一现象到去年，在不到一年半的时间，我们使它的输出功率提高了五个数量级，而且使用的材料是完全透明的。生活中咱们常见的发电机，有几个是透明的？我们用这种塑料材料、薄膜材料，借助纳米技术修饰表面使机械能转化为电能。当然，完成到这一步，只是证明了这个概念。接下来我们要计它输出电能的效率，也就是说有多少摩擦能量可以转化为电能，通过实验我们获得的机械能转化效率是55%，我们最近还做了总转化功率，数字达到了85%，这可以说是惊人的。

　　由于摩擦这一现象很普遍，在我们的生活中无处不有，甚至走路、衣服翻动都会有，因此我们发明了四种模式，可以把这种接触、滑动等四种不同的状态转化成电能，这就是摩擦纳米发电技术，这种技术和传统的技术还有优势互补的效果。

　　中国科普博览：您觉得摩擦纳米发电机最大的优势是什么？

　　王中林：第一，它使用的是我们生活常见的材料，例如我们穿着的衣料、纸质或一次性材料、我们平时用的陶瓷片、PVC、尼龙都可以。所以它的选材非常广，价格便宜，具有普适性。

　　第二，这项技术的推广瓶颈相对较小，因为它选材广，又价廉，适合大规模生产。

　　第三个优点是什么呢？它可以把我们平时各种各样被忽略的行为转化成电能，比如走路、背书包、汽车从地面上开过去等等。这些行为的利用，传统发电技术都做不到，但是我们可以做到。

　　所以摩擦纳米发电的优势还是很明显的。

　　中国科普博览：您认为它未来的应用前景怎么样？

　　王中林：主要有三大应用领域：第一大领域是移动通讯、移动能源、从计算机的发展历程来看，从最早的真空管到晶体管，是第一次大的跨越；接下来，从晶体管做的大型计算机到几十年前出现的台式机，是第二次跨越；再接下来，从十几人一台或一家一台的台式机到人手一部甚至人手多部的手机，是小型化、移动化的第三次跨越。那么在手机之后的发展是什么？或许比手机更小的是什么？更加微小的单元是什么样态？当每个人用的数目增加，每个（单元）的尺寸减小。（就是逐渐流行的可穿戴智能设备）

　　我们最近做了一项工作，举例来说，我们想快速测量体温，（如果是现在的话）你必须有个电池才能驱动电子体温计。（而使用摩擦纳米发电技术）我们把一个材料戴在手上，把衣服摇晃两下，就可以实现测量体温，这就是穿戴式健康监护，这种未来将是个大市场。所以这样的应用领域，我们称之为微纳能源。可以设想一下，虽然每个人用的电量不大，但是总量是巨大的。

　　第二个应用是自驱动的传感。物联网、环境监测方面和国防技术方面。我触发摩擦纳米发电机，它就变信号出来，如果发电机是把电流收集起来，那反过来，如果我监测信号，就知道它触发的情况。利用这一原理我们做了一个小型传感器，贴在胸部、喉咙上，可以测量我们血压和血液在身体的流动状态。这些我们做了系统研究，在健康传感方面有很好的应用前景。

　　除此之外，它还可以应用到安保方面。把它安装在门把手上，如果有人按上去就会产生信号从而实现立即报警，这叫触感。同样的原理还可以安装到地面上、屋子里，当无人进入时不会开启，但一旦有人踩上去，它就可以产生信号并启动监视状态。这种应用不仅节能而且节省数据。因而摩擦纳米发电机在安全、医疗监护、健康领域有重要用途。

　　第三大领域较为长远，我们称之为大能源。我们现在看风力发电机，体积庞大，风力太小带动不起来。而现在利用我们的技术，在一堵墙上做出蜂窝状的小洞，只要有风就可以发电。这就颠覆性地摆脱了传统方法，当然，这并不是说传统方法就没有用了，而是我们能够实现了传统方法无法完成的任务。

　　再从风能延伸到海洋能，假如你到海边度假，看海浪起伏，尤其远海起伏颇大。海洋能和太阳能的区别在于，海洋能不受天气影响，反而是天气越坏海浪起伏越大。同时海洋能不分昼夜，而太阳能只能白天产生。如果我们能把这种昼夜不停的能源转化为电能，并有效地接入国家电网，我相信这将改变国家整个大能源形势。

　　我粗略地进行了一个计算：据文献报道，三峡大坝的发电能力，是20个吉瓦，即10的9次方瓦。先不说电能有多少，但三峡大坝所花人力物力，且不说对环境对国家安全造成的影响，就说移民工程所花时间与财力是巨大的。如果我们的摩擦纳米发电技术做得好，在200公里乘以200公里的海面，利用5米深的水就可以产生相当于约三峡大坝产生的总电量。在远海，200公里乘以200公里的海面上不算大。

　　再有这样一个例子，西单商业区的人流进进出出，利用人走路踩过地面这个动作产生的电，每天就相当于约2.5吨煤燃烧产生的电。这个能源在过去是我们没有注意到的，但是这在我们现实生活中随处可见。

　　所以摩擦纳米发电技术，从小能源到传感技术再到大能源，覆盖面非常广。

　　中国科普博览：确实是非常令人向往的应用前景，那么摩擦纳米发电机的材料大规模生产有门槛吗？

　　王中林：成本上没有多大门槛，因为它的材料具有普适性，技术也相对成熟，所以我们只要在这个基础上加入纳米材料，提高它的耐磨性、耐久性，它就能够实现大范围应用。

　　中国科普博览：您是在怎样的一个契机下开创这个研究领域的？

　　王中林：这里有一个发展的故事。有时我们在研究中，想寻找的或者在寻找的路上碰到的，往往和期待的是不一样的。

　　（摩擦纳米发电技术）这个是怎么发现的呢？我是2006年开始微纳能源技术研究，当时曾想把心跳、手动等都转化成电能，并且想要通过压电效应来达到这个目的。2008年我们做实验的时候，偶然得到了比想象中高得多的电能输出，当时我们猜想是人为效应或者是实验差错，因而就没有注意。直到2011年，我们在实验中再次发现这个现象，我们好奇为什么这些样品偶尔输出的电会是我们平时做的3-5倍，这时引起了我们的警觉，接下来我们开始进行仔细研究、分析这些样品。经过几个月的分析发现，这些电能是由我们常见的摩擦效应产生的。

　　自从那时起，我们就一直进行研究，到目前为止，三年间，我们发表了一百多篇文章，奠定了这方面的基本模式、基本理论、基本实验方法以及一些应用。所以，我们是在遇见机会的时候，抓住了机会的尾巴。我们在实验和寻找的过程中，碰见这样的特殊效应，在一开始我们不期待也不理解，但仔细研究却得到一个惊人的发现。所以在研究中，有时要心胸开阔，我们偶遇的东西可能比我们期待的东西更好，这确实是一个很有趣的探索过程。我们也没有想到，偶然发现的这个技术变得如此重要，引发了全世界研究的浪潮，至少有30多个组织在做这方面的研究。从大陆到台湾，从国内到韩国，从欧洲到美国，很多人都在开展这项工作。从我们第一个开始研究，到现在普遍被探索，这是个好现象，它必然是能给人类能源带来一线希望的。

　　中国科普博览：您在研究过程中遇到过什么问题吗？

　　王中林：遇到过很多问题。第一个问题，是我最早做微纳能源研究的时候，有人质疑甚至写文章说这个微纳能源这么小，有什么用？但我觉得这些质疑都是正常的。为什么？如果我们做的东西很容易被大家接受，那说明这些东西新意不够，大家之所以质疑，是因为它是全新的并且还没被大家发现，所以我们就是用数据证明它的价值。

　　还有一个问题，在研究期间，我们受到了很多资源方面的限制。要做东西必须要有资源，没有资源是做不下去的。但是情况越困难，我们就越要坚韧不拔，不能放弃。别人对我们可以没信心，但我们对自己一定要有信心，别人可以不看好前景，我们自己一定要看好未来。就是抱着这种心态，我们坚持走下来，一直走到了今天。

　　中国科普博览：我们提到清洁能源的时候，一般都是"绿色能源"，"蓝色能源"这一概念的提出是出于一种什么思路呢？

　　王中林：先说纳米能源吧，纳米能源最早是我提出来的，现在已经变成一个大领域，我们也有个这领域的期刊，叫Nano-energy。

　　什么叫蓝色能源？我们现在讲的绿色能源是太阳能、风能等。但是未来我觉得很多能量是隐藏在海洋里，形成了海洋能源，因为海洋是蓝色的，所以称之为超越绿色的蓝色能源。

　　中国科普博览：您刚才提到的太阳能、风能，经过这么多年的发展，它们在电力供应中占的比例都还是较低，我们想知道这是为什么呢？

　　王中林：风能、太阳能等其实在国内的发展还是比较迅猛，但在国内可以利用太阳能的地方还不多，主要是对欧美出口，它的成本比较高。风能和太阳能最大的限制因素是不稳定。例如，昨天下雨没太阳，今天阳光灿烂，太阳能的起伏太大。风能也是一样的，有时有风，有时没风，这种情况就限制了它的发展。

　　针对这种情况，所以需要发展新技术，既稳定又价廉，又能实现规模化，同时不占用和浪费陆地上很多资源。假如说咱们利用太阳能，要占用很多陆地面积。沙漠宽广可以利用，但是沙漠位置一般都较远，能源的输运比较困难。所以我觉得未来应该走发展蓝色能源的道路，这种能源是昼夜存在的，还没有被开发。

　　自然界给予了我们两种东西是不要任何代价的，第一个是太阳，第二个是引力。海洋中的潮汐是引力所致，如果能进行开发，我们有可能为国家的大能源发展开辟新的道路。至于到底什么叫新型能源，可以考究一下，如果能把新型能源叠加起来，例如把太阳能、风能、海洋能叠加起来，我相信能够找到一个很好的方法。

　　中国科普博览：您在美国佐治亚大学，是这个领域世界顶尖的科学家，您是怎么样想回国内发展呢？

　　王中林：实际上，我同国内（机构一起）做研究已经很多年了，从1992年到现在已经22年，这前后我培养了很多国内的学者。我自己到目前为止已经培养了包括博士、博士后、访问学者共160余人，其中有130位华人学者，他们分布在国内很多领域、很多高校，并且这已经是二十多年的统计数据。我自己也在美国工作多年，我觉得我们的研究已经走到了在应用领域里大发展的时候，我们需要大舞台和大资源，需要大量人力物力的投入，这将能给社会带来改变、对能源产业起到一定（推动）作用。同时我们国内面临着能源产业转型的问题，我们过去很多的是虚拟产业，现在必须做到原创、核心技术的产业，这样才能实现持续发展。中国有巨大的能源需求，换句话说，我们这个国家不解决能源问题，将来的发展必然要受到限制。所以这个问题不是选不选的问题，而是you have no choice，你必须解决这个问题。在这种情况下，我们已经开辟了这项技术的原创领域，组成了这个学科的基本建设，同时拥有发展这个技术的大舞台，因而应该发挥这一技术的重要作用。

　　中国科普博览：根据您的观察，这些年国内的学术环境有哪些变化，纳米科学领域和国外相比有哪些优势和不足？

　　王中林：一直以来，我和国内的学界接触较多，我觉得近几年来，（国内）在学术水准上，提升很快，特别是很多年轻人成长起来，不只是人数多，而且品质也很高。所以这可以在国际上形成一定的竞争力，我对这还是充满信心。

　　在有些领域，比如纳米材料的制造、纳米表征方面等领域，中国还是在国际上处于领先地位，所以国内外研究室优势互补，各有千秋。但是我们还是要抓紧发展机会，在应用上做工作，因为科学发展成为技术还是不容易的。

　　中国科普博览：您有什么给年轻科研工作者的建议吗？

　　王中林：国家制定各种激励政策，给年轻人提供了很多机会，这是难能可贵的。我希望年轻人能够借助这个机会，培养扎扎实实做学问的学风，不浮夸，更不要有侥幸的心态，按阶段逐步进行研究。

　　就像现在，有人会对我说："王老师，你们发的文章很多啊。"我说："是的，我们发的每一篇文章都有它的特色，每一篇文章都有它的地位。"为什么呢？就像我们要建一栋楼，不能栽两根柱子就甩手不做了，那能成为屋子吗？那离屋子还差的远。所以我们不仅要栽柱子、架梁，还要内部装修，因而在科研中有大文章，也有小文章，不管是哪篇文章，它都是围绕这个建筑的整体。我们对于文章不要去计较多一篇或少一篇，发文章是为了建设美丽的居住环境，那么每一点都在做贡献，所以它的每一点都必不可少。这就是我们每天在做的事情，目标就是不断推动这个学科的发展和这个领域的前进。