我研究人员发现水中捕获电能新途径

记者从南京航空航天大学获悉，该校纳米科学研究所团队在对石墨烯等二维覆层体系的流—固—电耦合系统的研究中，发现了石墨烯新的动电效应以及廉价炭黑材料的水蒸发发电技术。该团队以“正浮现的水伏技术”为题在《自然·纳米技术》杂志发表综述论文，系统介绍了纳米碳材料水中捕能方面的国内外研究进展，提出了“水伏效应”的概念。

该团队的一系列研究显示，纳米碳材料可通过与各种形式的水相互作用而持续输出高达伏级的电能，这种现象被称为“水伏效应”，为从自然水循环过程中捕获电能，提升水能利用上限提供了新的技术途径。据了解，团队在石墨烯等二维材料理论和实验研究的基础上，对石墨烯等二维覆层体系的流—固—电耦合开展了系统的研究，发现了“曳势”“波动势”两种新的动电效应；并总结出双电层边界运动发电的新的动电效应理论；实现了基于“曳势”的书画传感、云雾雨滴能量收集等新技术。

此外，该团队与华中科技大学研究团队合作发现：廉价的碳黑等纳米结构材料可通过大气环境下水的自然蒸发产生持续的伏级电压和直流电流，空气中的湿度变化也可以通过碳纳米材料转换成电信号。这些研究成果演示了水伏技术的发展潜力。“纳米功能材料担当着把水中波动能、蒸发能等无法直接使用的能量转化成有用电能的‘桥梁’作用。”南京航空航天大学纳米科学研究所团队成员张助华教授说。

“‘水伏效应发电’将是现有绿色能源体系的有力补充。”中国科学院院士、南京航空航天大学纳米科学研究所所长郭万林说，水蒸发无处不在，不受天气、时空的影响，水伏系统可结合风能、太阳能、废热等显著提高蒸发发电量，具有独特的应用前景。

目前，数平方厘米薄膜产生的电能已经能够直接驱动液晶显示器。在未来，经过持续的研究，“水伏效应发电”不仅有望给手机充电，还可能驱动大部分的移动电子器件，甚至走进大众生活的方方面面。更具深层意义的是，“水伏效应”还与大脑中的电信号在体系上具有类似之处，相关研究有助于启发人们进一步认识大脑的奥秘，并以此为基础发展类脑人工智能技术。