使收获能量成为可能的纳米技术:从纳米发电机到纳米压电器

  • 国科大
  • 日期:2010-05-21
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       内容摘要:在本次讲座中介绍发展与无线纳米器件和系统相关的新技术对传感器、医学科学、国防技术或个人电子设备都很重要。在使用无线器件或植入医学器件时,往往要求这些器件可以不用电池,自己就能够发电。因此,有必要发明创新的纳米技术,能把机械能(例如人体运动和肌肉伸缩的能量)、振动能(例如声波和超声波)以及水力能(例如人体中体液和血流的能量)转换为电能,这样就能使得纳米器件不用电池就能工作。

  我们曾经展示了如何利用压电ZnO纳米线阵列把纳米尺度机械能转换为电能的新发明。纳米发电机的运行原理与ZnO的压电和半导体双重性质的独特耦合有关,也与金属接触点和纳米线之间的肖脱基势垒的精致整流特性有关。基于这种机制,我们最近又发展了一种靠生物流体中的超声波驱动的直流纳米发电机,其中使用了纺织纤维来进行能量的收集。这个新的技术展示了纳米发电机的基本原理和可能的应用。最后,也定义了纳米压电学(nano-piezotronics)这个新的领域,即使用压电和半导体耦合的性质来发展新奇和独特的电子器件和零件的新技术。

王中林教授(美国乔治亚理工大学材料科学与工程学院)
        简介:1982毕业于西安电子科技大学﹐并于同一年考取CUSPEA。1987年获亚利桑那州立大学物理学博士。从1987到1994﹐曾在纽约州立大学石溪分校、英国剑桥大学开文迪许实验室、美国橡树岭国家实验室和美国国家标准和技术定量局从事过研究工作。1995年被佐治亚理工学院聘为副教授和电子显微镜实验室主任﹐于1999年提前晋升为该校终身制正教授, 并于2004年晋升为佐治亚理工学院最年轻的终身校董事教授,2006年晋升为佐治亚理工学院工学院杰出讲席教授(COE Distinguished Professor)。已在国际一流刊物上发表了510篇论文(其中十一篇发表在美国《科学》和英国《自然》期刊上)﹐45篇书章节﹐140篇会议论文﹐十二项专利,四本专著和二十本编辑书籍和会议文集。学术论文已被引用一万九千次以上。

  曾荣获了美国显微镜学会 1999年巴顿奖章﹐佐治亚理工学院2000和2005年杰出研究奖﹐2005年Sigma Xi 学会持续研究奖,2001年S.T.Li奖金(美国)等,并因其对“纳米技术领域的材料科学以及基础发展做出的杰出及持续的贡献”,2005年当选为美国物理学会会士, 美国科学发展协会院士(fellow of American Association for Advancement of Science (AAAS))。法国居里夫人大学和法国联合大学(L'Institut Universitaire de France (IUF))曾两次于2003年五月七日和2005年10月12日,以王教授个人的名誉举行了专题纳米科技研讨会(a symposium in the honor of Prof. Wang)。王教授是从1992到2002十年中纳米科技论文引用次数世界个人排名前25位作者之一. Institute of Scientific Information (ISI) 2003 年发表的世界纳米科技论进展总评中作为两个重点报道之一报道了王教授纳米带的研究进展。2004年《科学》(Science 304 (2004) 1282)把王教授作为在美国任教的外国人成功的典型进行了专访和报道。