未来已来：摩擦发电——能源领域的“黑科技”革命

当下，全球能源转型迈入新阶段，在“双碳”目标的大形势下，新而绿的“小能源”备受关注。

一种基于摩擦起电和静电感应效应耦合的摩擦纳米发电机技术被国际纯粹与应用化学联合会评定为2024年十大新兴化学技术。该技术利用高分子材料的接触起电效应（静电），把微小振动中的机械能转为电能，可实现穿戴式电子产品、医疗健康、机器人等设备器材的自供电。

在CESC2025第三届国际储能大会的高峰论坛上，被誉为“纳米发电机之父”的中国科学院外籍院士王中林围绕“高熵能源与传感”，介绍了该技术将潮汐、水波运动等微纳“小能源”集聚成为稳定输出的“大能源”，为海洋规模化开发利用提供了理论依据。

摩擦起电这一日常现象，在人类文明进程中扮演着重要角色。从远古时期的钻木取火，到现代电力的诞生，摩擦起电的影响无处不在。更令人惊叹的是，环境中的流水不腐现象，背后竟是接触电质催化的功劳。王中林院士指出，这一自然现象蕴含着新的能源技术。在当下，化石能源储量有限且使用带来诸多环境问题，而散落在环境中的高熵能源（分配广、密度低、量大、无序度高）的利用成为未来智能时代的关键课题。

2012年，王中林院士带领团队发现接触起电可将机械能转化为电能。与传统的电磁感应现象不同，接触起电利用两种材料互相接触时静电空间的变化产生微电流，实现机械能到电能的转换。这一技术在低频次、低幅度、分布广、低质量的机械能转化方面具有显著优势。在低频次下，其效能是电磁发电机的10倍；在幅度较低时，效能是电磁发电机的3 - 8倍；在输功密度较低时，效能是电磁发电机的3倍。而且，该技术不需要永磁发电机，一般氧化物、高分子材料即可满足需求，与传统发电机形成互补关系。

微纳能源与自驱动传感

将接触起电技术应用于自驱动传感器，在机器人领域可实现角度幅度的传感，为新型机器人提供高分辨率的角度传感装置，在医疗健康方面也有广泛应用。例如，可实现声音识别和动作识别，将面部的肌肉振动转化为语音信息，为人工智能的动感数据转化提供核心技术。此外，在远程医疗中，可实现隔空听诊，进行长程远程诊断；在人机界面方面，能隔空分析人打字的力度、时间间隔和习惯，实现智能键盘功能。

航空安全监测

在航空领域，利用该技术可监测飞机飞行过程中的湍流现象。传统方法是在飞机翅膀上设置小绳子，通过观察绳子飘动状态判断湍流，但这种方法不够数据化和精确化。而采用接触起电技术，在飞机翅膀上安装小型摩擦装置，即可精确监测局部湍流现象，为航空安全提供数据支持。

微纳能源应用

在微纳能源方面，该技术可实现纺织品发电。纺织品是良好的起电材料，通过来回擦动小片，可将机械能转化为电能，为智能设备提供随时随地可获取的能源。同时，在心脏起搏器领域，经过10多年的研究，实现了自驱动心脏起搏器，将发电装置贴在胸腔内部，为起搏器供电，且下一代共生型心脏起搏器正在研发中，要求储能装置工作30年，这对发电和储能装置的精细度提出了更高要求。

工业检测与基础设施监测

在工业检测中，该技术可用于监测基础设施的振动、温度、湿度等情况。将其应用于电力设施，可实时监测电力电线的振动和运转情况，由于分布式广泛，需要微小能源驱动。此外，每家每户的水表、油表、气表也可利用该技术，从流水中获取能源，实现数据传输到云端，形成流体的自驱动监测系统。

空气净化

在空气净化方面，利用经典的接触起电原理可实现杀菌消毒功能，为环境健康提供保障。

面对未来能源的挑战，王中林院士提出了蓝色能源的概念。海洋所提供的能源是人类目前全球能耗的4倍，但目前海洋能源的开发利用面临诸多挑战。传统技术只适合高频次、高幅度的情况，对低幅度、低频次的能量转化效率极低。而王中林院士团队提出的纳米发电机技术，通过将纳米发电机做成阵列，利用海上水波浮动将机械能转化为电能，一个电源输出一个脉冲，N个单元无关联并联起来即可实现恒定输出。经过10年的研究，团队已取得显著进展，制作的模块在水波作用下可实现自驱动，平均每立方米水可发15瓦的平均功率，峰值可达100瓦。这种取之不尽的能源为人类的可持续发展带来了新的希望。

王中林院士强调，能源技术是任何技术中最具挑战性的领域，也是永远不变的需求。在化石能源供不应求的当下，需要新的能源产生方法和储能技术。他呼吁电力、储能等领域的科研人员和企业界携手合作，共同攻克能源难题，为人类的可持续发展贡献力量。

王中林院士的演讲展示了能源与传感技术的无限可能，也为储能行业的未来发展指明了方向。

站在能源变革与绿色发展的时代潮头，储能产业正迎来前所未有的发展机遇。期待在CESC2026第四届国际储能大会上，再次相聚南京，共同见证储能产业的蓬勃发展，携手创造更多可能，为构建新型电力系统、推进能源绿色低碳转型作出更大贡献！