本网讯 近日，威廉希尔官网：校友、机电学院2014届本科毕业生，现就职于香港城市大学博士后的徐王淮以第一作者的身份在《Nature》发表了题为《A droplet-based electricity generator with high instantaneous power density》的学术论文。报道了一种具有类晶体管结构的水滴发电机，结合静电积累效应和疏水效应，使液滴发电的瞬时功率密度和能量转换效率提升数个数量级，大大提升电能转化效率，产生了“一滴水可点亮100盏小LED灯”的神奇效果。
水占据了地球表面70%的面积，它不仅支撑着我们的生活，而且还可以作为一种可再生和清洁的能源。目前虽然大尺度水能的利用已经取得成功，然而对于各种低频水能的利用仍然受到低电荷密度和低峰值功率密度的制约。徐王淮等人设计了一种结构类似于场效应晶体管的液滴发电机，成功突破过往液滴发电机发电功率密度不高的研究瓶颈，其每平方米产生的最高能量可达50.1瓦。这种新型液滴发电机由铝（Al）电极，聚四氟乙烯(PTFE)薄膜和氧化铟锡(ITO)电极三层结构组成。研究发现，通过重复的水滴撞击（或者离子注入方法），PTFE薄膜可以捕获并稳定存储大量的静电荷并达到饱和状态。同时，在底部的ITO导电层静电感应出同样数量的可转移电荷。撞击在PTFE薄膜表面上的液滴铺展并接触Al电极，使整个装置形成通路，电荷得以在ITO电极和Al电极之间发生转移，并输出电能。通过这样的奇妙设计，随着反复的液滴撞击与脱离，积存在ITO上密度很高的表面电荷(由PTFE表面电荷静电感应形成)会在ITO电极和铝电极之间反复流动，能够产生140V以上的开路电压，并且其最大功率可以达到50.1瓦特每平方米，极大地提升了能量转化效率。这项工作有助于推动水力发电的科学研究及应对能源危机。发表几个月以来，该工作被海内外60余家媒体采访报道200余次（并被评为2020 Nature热门研究），被引用75次。
徐王淮，目前为香港城市大学博士后研究员，2014年获得安徽建筑大学工学学士学位，2020年获得中国科学技术大学和香港城市大学工程博士学位。在威廉希尔官网：学习期间，徐王淮谦虚好学，踏实肯干，成绩优异，多次获得校奖学金、国家励志奖学金和安徽省优秀毕业生等荣誉称号。目前研究专注于固液界面电现象，水能收集技术和仿生工程表面加工。已在Nature、Joule、National Science Review、Matter等期刊发表论文10余篇，申请国际专利1项。在过去几年中，在低频水能收集技术方面做出多个突破，包括首次提出类晶体管结构液滴发电机，液液界面液滴发电机，和其融合发电器件。获香港城市大学研究生院杰出博士研究奖（2020），香港城市大学杰出博士论文奖（2020）。（文/图 王柏涛 吴汉平 审稿：雷经发）
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-1985-6
