小装置可以从走路时的微风中收集风能
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陆地上现有的大部分风力都过于柔和，无法推动商业风力涡轮机的叶片，但现在，中国研究人员重庆大学牟笑静教授团队、中国科学院北京纳米能源与系统研究所杨亚研究员研究团队和同济大学张晓青研究团队合作设计了一种“微型风力涡轮机”，它可以从极小的微风中收集风能，这种微风的风力与步行产生的风力差不多。9月23日发表在Cell Reports Physical Science上的这种方法是一种低成本、高效率的收集微风作为微能源的方法。
牟笑静教授说"1.6米/秒的微风就足以为设计的摩擦电纳米发电机提供动力。当风速在4~8米/秒之间时，纳米发电机的性能最佳，这一速度使两条塑料带能够同步摆动。该装置的风能转换效率高达3.23%，这一数值超过了之前报道的风能采集性能。目前，该设备可以为100个LED灯和温度传感器供电。"
“我们的目的不是要取代现有的风力发电技术，而是解决传统风力涡轮机无法解决的问题。”杨亚研究员说，“风力涡轮机使用线圈和磁铁，成本是固定的，而我们可以为新设备挑选低成本的材料。我们的设备也可以安全地应用于自然保护区或城市环境中，因为它没有旋转结构。” “你可以收集日常生活中所有的微风。”论文通讯作者之一、中国科学院北京纳米能源与纳米系统研究所杨亚研究员说，“我们已经实现了把纳米发电机放在一个人的手臂上，摆动的手臂产生的气流就足以产生电力。”
杨亚研究员说，他对这个项目的下一步计划有两种设想：一种是小的，一种是大的。设计了一个硬币大小的纳米发电机，但他想让它更小、更紧凑、效率更高。在未来，杨亚研究员希望将该设备与小型电子设备，如手机结合起来，以提供可持续的电力。同时, 也在寻求让设备更大、更强。他说：“我希望将该设备的生产规模扩大到1000瓦，这样它就能与传统的风力涡轮机竞争。我们可以把这些设备放在传统风力涡轮机无法到达的地方，可以把它放在人口密集区的建筑物的顶部，放在高铁铁轨两边收集高铁通过产生的风能，以获得可持续能源。”
Cell Press特别邀请杨亚研究员进行了专访，
请他们为大家进一步详细解读。
CellPress：
您是如何想到通过收集微风作为微能源的方法的？
杨亚研究员：
第一篇收集微风发电的论文是我在美国佐治亚理工学院王中林院士团队做博士后期间完成的，当时的想法主要是想利用最新的摩擦纳米发电机来实现在风能方面的能量转换，2014年我回国后专注于摩擦电纳米发电机在风能方面的收集，包括研究器件的材料、结构和流固耦合等机制，实现了优化的用于收集风能的高性能纳米发电机。
CellPress：
研究过程中，是否遇到了技术难题？又是如何攻克的？
杨亚研究员：
遇到了很多的技术难题，比如电源管理问题，摩擦纳米发电机收集风能产生非常高的电压和低的交变电流，如何实现对产生的电源进行调制，实现低的电压和大的直流，对直接驱动后端的传感器非常重要。通过变压和电源管理模块的设计，解决了这个问题，并获得了1-5 V之间可以调节的直流电压和mA级的电流。
CellPress：
如果把这种设备的生产规模扩大到1000瓦，您认为可能需要解决的困难有哪些？
杨亚研究员：
首先是稳定性和寿命，需要设计出能够几年正常运行的发电机系统，这需要从材料方面入手，选择耐磨而且具有高性能的材料。第二个是电源管理模块问题，大量的发电机集成需要设计统一的电源管理模块，实现发电机系统的大规模生产。第三个是噪音问题，如何解决大量发电机同时工作时产生的噪音也会是未来需要解决的困难之一。
CellPress：
我们知道杨亚老师在纳米力电/热电/光电转换化技术、复合纳米能源、大规模阵列式自驱动传感器系统、纳米能源存储与应用技术等方面有诸多建树，是否可以请杨亚老师就如何进行选题并开展科研工作、解决学术问题，为青年学生提出您的宝贵建议。
杨亚研究员：
具体课题选题之前一定要进行详细的调研，弄清楚现在最新的国际前沿和发展，课题选择一定要具有创新性，在前人的基础上有突破。当遇到学术问题的时候，需要大胆设想，仔细严谨求证。需要敢于直面问题，而不是放弃。
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