□ 李 靜

專家簡介：

王杰，中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所研究員。主要從事儲能與換能納米材料與器件、超級電容器和摩擦納米發(fā)電機及其在可穿戴電子產(chǎn)品/藍色能源/環(huán)境治理中的應用等方面的研究。作為項目負責人主持省部級以上項目10余項。在Nature Communications、Science Advances、Science Robotics、Advanced Materials和Advanced Functional Materials等期刊發(fā)表研究論文60余篇，其中Nature/Science子刊7篇。獲授權發(fā)明專利10余項。獲高等學校科學研究優(yōu)秀成果獎科學技術進步獎一等獎和貴州省科技進步獎二等獎；教育部新世紀優(yōu)秀人才和北京市特聘專家等榮譽。

當今，我們所處的時代是一個信息與通信快速發(fā)展的時代，也是互聯(lián)網(wǎng)高度普及，與人類生活相互融合的變革時代。物聯(lián)網(wǎng)能夠采集并分享“海量”數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)正是為我們工作和生活帶來新信息革命的“橋梁”，但構造橋梁的重要基石——傳感器中的能源供應，卻是困擾科研人員已久的難題。

多年來，中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王杰研究員在微納能源材料與器件、能量存儲材料與器件以及自充電能源系統(tǒng)等研究方向上潛心研究，主要從事儲能與換能納米材料與器件的設計、合成和集成，還包括超級電容器、摩擦納米發(fā)電機、自充電能源系統(tǒng)以及這些器件在可穿戴電子產(chǎn)品/藍色能源/環(huán)境治理中的應用。于他來說，他只愿能為微型電子器件找到充足能源，做一個普通的科研探索者。

找準目標 精準建設

物聯(lián)網(wǎng)的重要性主要在于廣泛分布的信息傳感器，目前主要采用傳統(tǒng)電池供電且不具備自充電功能，會帶來電池的頻繁充電以及更換、處理等問題。將能量收集器件與能量存儲器件集成一個自充電系統(tǒng)，利用收集環(huán)境中的能量給傳感器供電是解決上述問題的最具前景的一種途徑。2012年，美國佐治亞理工學院、中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士發(fā)明了摩擦納米發(fā)電機（TENG），它可直接收集周圍環(huán)境中的無處不在隨時發(fā)生的各種機械能，為電子器件的可持續(xù)供電提供了一種切實可行的解決方案。然而，TENG輸出功率常常不足以實時驅動大部分傳感器。

王杰于2014年加入王中林院士在美國佐治亞理工學院的團隊后，最重要的任務就是如何提高TENG的輸出功率密度。為此，他首先將目光投向了提升TENG的表面電荷密度，通過新材料的使用、微納米結構設計、摩擦界面優(yōu)化等方式，將TENG的輸出功率提到了20余倍。

默默耕耘 只為突破

2016年王杰回國后，加入了王中林院士創(chuàng)立的中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所，建立了自充電能源系統(tǒng)實驗室，首要目標仍是進一步提高TENG的輸出功率密度。為此，王杰和團隊通過TENG的結構設計與工作環(huán)境的優(yōu)化，進一步將TENG的表面電荷密度提升到新里程碑的高度，甚至達到了材料的極限高度。

另外，開發(fā)基于TENG的自驅動傳感器，也是解決傳感器供能問題的有效方法之一。最近，王杰與王中林院士和重慶大學的胡陳果教授合作，采用TENG技術開發(fā)了具有高靈敏度、寬頻響應以及頻選特性自驅動的電子耳。

接下來，王杰團隊將主要投入到“摩擦納米發(fā)電機的結構設計與性能優(yōu)化”研究課題中，研究摩擦起電的動力學過程，探索摩擦電荷密度的限制因素。

不管是當下還是未來，對王杰及其團隊來說，只有在不斷努力、開拓進取的過程中才能找到前進的方向；也只有在不斷攻堅克難、交流合作中才會找到新的起點。過去，他們已竭盡全力；未來，他們?nèi)詴P帆起航。