能穿在身上的微型发电机，你听说过吗？

据说，它能通过收集人体摩擦产生的能量发电。

很长一段时间里，人类都不知道，摩擦不仅能产生电压，还能产生电流。直到2012年，这一奥秘才被中国科学家王中林破解。

小镇青年摇身一变“纳米发电机之父”

现年62岁的王中林，博士毕业于美国亚利桑那州立大学，发表学术论文1500余篇，被誉为国际纳米领域最出色的科学家。

少有人知，王中林曾是一位地道的小镇青年。

1961年，王中林出生于陕西蒲城县。就在他出生前两年，美国物理学家理查德·费曼理查首次在演讲中向全世界提出“纳米”这一新名词。

正值困难时期，家里常常连饭都吃不上，根本没人想到，王中林日后会与“纳米”产生联系。

日子虽艰苦，父亲坚持让王中林上学。1978年，王中林考入了西安电子科技大学物理系。

本科毕业后，王中林为自己争取到了出国留学的机会。在亚利桑那州立大学取得博士学位后，他被佐治亚理工大学聘请为副教授，正式开启纳米学研究生涯。

没有单独的实验室，他只能白天在教室读文献，晚上再去实验室做材料研发实验。一次失败的试验中，王中林和研究人员偶然发现，两种高分子材料相接触的过程中竟然可以产生电流。深入研究后，他们在2012年研究出了摩擦纳米发电机以及自驱动传感器。

过去，纳米发电机研究历来是冷门领域。王中林和团队的发明意味着：发电机可不再局限于大小，对环境中微小的变化作出快速反应。比如：空气流动、引擎旋转、呼吸频率的变化都可为纳米发电机提供能量。

不过，最初的摩擦发电机输出电流和功率并不理想，王中林便带领团队反复试验，终于使输出功率产生了质的飞跃，使得这项新发明具备了推广使用的价值。

纳米材料神奇应用

让不可能变为可能，这就是身材微小但能量巨大的纳米材料。心 脏起搏器能靠呼吸驱动，可穿戴设备靠走路就能供电，就连降雨也能发电。中科院北京纳米能源与系统研究所所长、院士王中林介绍，我国纳米材料研发取得的新进展，将在物联网时代得到广泛应用。

“一根头发的直径大约是5万纳米，而现在芯片等材料早已来到几纳米时代，纳米材料在芯片和纳米发电机等领域正获得越来越多的用武之地。”王中林说。

王中林表示，尺寸的变化改变了一切。当导线宽度来到纳米级别，金与铜等材料的导电性能已经趋同。性质原本脆硬易碎，但纳米级陶瓷已经具备弹性可以进行弯曲和恢复。

对于纳米材料的发展趋势和应用，他表示，纳米材料做的纳米发电机能通过新能源技术，应用于物联网等领域。王中林解释，纳米发电机可从生物体获得能量，收集生物体散发的能量。例如可穿戴设备通过柔性纳米发电机，即可回收人体走路的能量，放在鞋垫里就能获得源源不绝的能量，为各种可穿戴设备供电。

“目前纳米发电机已实现通过呼吸来驱动心 脏起搏器，我们经过10余年攻关已在大动物身上试验成功。”王中林称，“我们正在继续攻关材料的耐磨性和强度等方面。”

他表示，借助纳米级材料，未来微风和雨水也能发电并实现对设备的驱动，用于水质检测、运动数据监测等领域。

王中林认为，未来在医疗健康和智能运动等物联网设备领域，纳米材料的应用将极为广泛。而最重要的是，纳米发电属于一种绝对环保绿色的能源。

将来走路心跳脉搏都可以发电

王中林告诉记者，通过比头发丝还细的纤维丝长出极微小的纳米线，只要受到拉车、摩擦或微风吹拂就可以自行发电。这意味着，只要人穿上纳米材料制作的“发电衣”，通过运动，就能发电。根据模型估算，用这样的纤维制成的织物，每平方米输出功率可以达80毫瓦，足可以为一块手机电池充电。“将来，只要我们穿着纳米纤维材料的衣服，就为随身所带的电子设备发电了。”

他举例说，长满纳米线的纤维丝就像女士卷发用的发卷，将两个发卷平行放置，给其中一个镀上金属，从而和氧化锌形成类似二极管的导电效应。最后在马达的带动下，两个“发卷”相互错动摩擦，便能产生电能。

王中林说，这一发明可以用来收集人体运动、肌肉收缩、血液流动、声波、超声波等所产生的能量，将其转化为电能提供给纳米器件，让纳米器件实现能量自供。这些昔日白白被浪费掉的能量都会被利用起来。发电效率达到17％－30％的，为自发电的纳米器件奠定基础。

材料都是安全的，整过程无排放、无污染，堪称最具潜力的绿色发电。纳米发电机的重要性怎么强调都不为过。以前不论多小的元器件，都要加上一个尺寸较大的传统电源，传统电源都需要定期更换。如果所有的移动终端，包括有些传感器比指甲盖还小的器件，都需要依赖电池的话，物联网就没法实现。

纳米发电机将是电源领域革命性的一步，纳米器件的电力供应将从传统电源转变为纳米电源。其在生物医药、无线通信和无线传感等领域将有非常广泛的应用前景。它可以整合纳米器件，实现真正意义上的纳米系统，让纳米器件实现能量自供。这是解决未来能源问题的基石，也为物联网技术的实现提供了可能性。

肌肉运动、血液流动未来也能实现发电

纳米发电机的重要性怎么描述都不为过。它的发明不仅为实现能源系统的微型化带来了可能，更重要的是，对于实现具有完全无线，可生物植入，以及长时期甚至终生无需照管的纳米或微电子器件，纳米发电机提供了一种理想的电源系统。

要使纳米发电机能广泛应用到各个方面，最重要的环节就是要降低纳米发电机的响应频率。

传统的发电机要求机械运动的强度必须大到足以带动转子的转动，但纳米发电机可以将轻微运动到剧烈的机械能转化为电能。其次，通常我们说的电流是传导电流，而纳米发电机是通过位移产生电流。比如说，你穿一件这种材料的衣服，你在跑步、走路，你的衣服被微风吹动，你的衣服就能成为一个发电机，从而将你身体的各个健康指标传输出来。

将这个做在鞋垫里面，人走路可以驱动发电，供给传感器和GPS，可以用于人体康复和定位。我们还可以将其集成进生物系统，用肌肉运动发电，用血液流动发电，还可以用声波、噪声、微风等发电。过去心 脏起搏器需要定期更换电池，如今我们已经利用小白鼠的呼吸来驱动心 脏起搏器，如果用到人体，仅通过呼吸就能够驱动心 脏起搏器。某种程度上，纳米发电机为解决能源问题提供了一种出路，它是新时代能源的基石。

摩擦纳米发电机的发明是不是也具有偶然性？

王中林：2011年，我让学生做电纺丝仿压电材料发电，学生去做测时发现，以前输出电压本应该是1伏，但最近几次实验，输出电压竟然达到5伏以上。后来发现是学生在做纳米发电机的时候没有封装好所致。于是我对学生的实验进行改进，发现两种高分子材料相接触的过程中可以产生电，就发明了摩擦纳米发电机。

纳米发电机要转为应用，还需要做哪些工作？

王中林：应该是提高纳米发电机的发电电压。如果我们可以达到零点几伏电压，比如0.5伏，它就会非常有用，就可以将其用于生物探测器，比如癌症探测器、血糖探测器等生物探测器。纳米新能源的产业化，正是我未来5年的工作方向，我预计，5年内纳米能源的利用会达到高峰。

王中林取得这么大的成就，秘诀在哪里？

一是不吃老本，保持对新知识的饥饿感；二是坚持不懈。做科研要把眼光放在未来的工作上。搞科研就像爬坡，直上直下很困难，盘旋着螺旋上升反而会容易很多，有时会产生“柳暗花明又一村”的惊喜。

文章来源： 大洋网，北京日报客户端，今日头条