周軍教授課題組在《自然·納米技術》發表論文

新聞網訊1月30日，《自然·納米技術》（Nature Nanotechnology）刊發我校武漢光電國家實驗室（籌）周軍教授、南京航空航天大學郭萬林教授以及中山大學鄧少芝教授和陳建教授領導的聯合研究團隊研究成果。該論文題為「Water-evaporation-induced electricity with nanostructured carbon materials」。

液態水從環境中吸收熱能轉化為氣態水是自然界中普遍存在的現象，這種水蒸發過程無時無刻地發生，也是雲朵、雨水、晨露、霧氣等自然現象的形成原因。來自我校、南京航空航天大學和中山大學組成的聯合研究團隊則關注如何利用這種自然現象從環境中獲取額外的能量，經過多年的持續的努力，取得了階段性研究進展。他們發現水在經過退火與等離子處理過的酒精碳黑薄膜表面蒸發時，在自然環境下能夠產生持續直流電壓和電流信號，持續時間超過160小時，電壓可以達到1.0 V。這種器件可以像電池一樣進行串聯和並聯，4個器件串聯就能產生約4.8伏的電壓，足以驅動顯示「華中科技大學」校徽logo的液晶顯示屏。進一步研究表明，碳黑薄膜在退火和等離子處理過程中引入的親水官能團在發電過程中起到了關鍵作用，這種發電現象是由水在蒸發（吸收環境中低品質熱能）過程中帶動水在碳黑薄膜內部納米孔道的定向流動所引起的，其電壓產生機理與流動電勢（stream potential）相關。

串聯裝置為液晶顯示屏供電

這種發電現象可以在多種不同的納米結構碳材料中觀察到，是一種普適的現象。與傳統的利用外在壓力梯度或化學濃度梯度等驅動產生的流動電勢相比，該研究僅利用非常簡易的材料和裝置即可將自然環境中無處不在的低品質熱能自動轉化為高品質電能。在後續的研究中，該研究團隊將繼續深入研究內在機理，通過優化材料和器件提高電能的輸出和相應的能量轉換效率，並進一步拓展其在污染物降解、海水淡化等方面的潛在應用。

周軍教授團隊

據悉，周軍教授課題組於2010年7月開始啟動本研究工作，經過整個聯合研究團隊的多年精誠合作，最終取得了階段性研究成果。我校為本研究論文第一作者單位，薛國斌、許瑩（南航）、丁天朋、李嘉等4位同學為共同第一作者，周軍教授和郭萬林教授為共同通訊作者。該研究受到國家自然科學優秀青年基金、國家自然科學基金面上項目、中組部萬人計劃「青年拔尖人才」支持計劃、高等學校優秀博士學位論文作者專項資金以及武漢光電國家實驗室主任基金等項目的支持，以及聯合研究團隊的多位合作者的長期幫助，在此一併表示感謝！

論文鏈接：

http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2016.300.html

其他學術媒體報道鏈接：

1. http://www.x-mol.com/news/4977 (水蒸發，能發電？Nature子刊報道中國科學家的突破)

2. http://physicsworld.com/cws/article/news/2017/feb/06/water-evaporation-generates-electrical-energy (Water evaporation generates electrical energy)