全世界有56个国家和地区，800多个单位，4700多人，在跟随我们做摩擦纳米发电机的研究，这一研究可以说是风靡全球。
王中林 ·中国科学院外籍院士 北京纳米能源与系统研究所所长、首席科学家
今天，我将用我们的发明故事，讲一堂从摩擦起电到新时代能源的原创，再到相关技术应用的科普课。
▲ 从左至右：1976年-1987年-2013年
提到科学研究就要提到一个词：原创。什么是原创？电脑就是一种原创。苹果电脑从1976年的第一款（左图）发展到1987年（中图），再到现在（右图）已经经过了几十年。
这些电脑是原创，但它们不是最早的原创。最早的原创其实是三极管、二极管还有集成电路。这些从0到1的研究和发明是如何产生的呢？
上图展示了世界上第一个晶体三极管、第一块集成电路、第一个微处理器、第一个小计算器、第一块电子手表以及现在的集成电路。这些都是原创，它们给我们生活带来了翻天覆地的变化。
每一个原创背后都有动人的故事，我今天想讲的故事就是纳米发电机的发明过程以及它对未来技术的影响。
把小小的现象变成伟大的发明
我们非常熟悉的能源有煤、油、气。能源变革是人类历史上重大技术革命的根本。从蒸汽时代到电气时代再到信息时代，人类文明正一步步向前发展。
▲ 人类历史上的重大技术革命
现在，更创新的发明就是微纳技术。像我们手机里面上亿个小三极管用的就是微纳技术。当器件越来越小的时候，它需要的功耗也越来越小，而这个小的功耗就是微纳能源。
我们是何时开始做微纳能源的呢？
2005年，我开始带着学生做纳米材料——生长纳米材料，测量它的力学性能，并尝试测量它的压电系数。有些材料在应力作用下会发生微小的形变，产生小电压，就叫压电材料。
我们用原子力显微镜进行纳米材料压电系数的测量，发现它输出了5毫伏的电压，所以我们称它为纳米发电机。
▲ 故事的开始：压电式纳米发电机的发明 （2005）
上图是我们第一次把单根纳米线放到人的手指上，用手指的动作来收集能量的情形。
▲ 压电式纳米发电机
这种能量是是杂乱无章散落在环境中、无法再利用的低质量的能源。我们过去无法把这种杂乱的功变成电力，但是用纳米材料做的纳米发电机就有可能实现。这是我们的第一步。
▲ 压电式纳米发电机：仓鼠发电
那么，能否利用动物无规则的运动来发电呢？通过一定的设计，我们就可以做到利用小发电机将小仓鼠的运动转变成一个小电力。这就是我们的第二步。
在提升纳米发电机的输出的过程中，我们发现这个输出是可以持续提升的。
上图是2011年画的，那时我们实现了50伏的输出。从5毫伏到50伏，是1万倍的增加。中间是完成第一步时我和学生的合照。这张照片很有意义，它引导着我们从2006年一直走到了现在。在这一阶段，我们始终在坚持寻找提升器件输出的方法。最终，一个重大的发明出现了，这个发明其实是一个小小的现象引发的。
▲ 摩擦纳米发电机的发明（2011）
上图这是封装好的器件。有一天，一位学生告诉我这个纳米发电机的输出有3-5伏。我说我不大相信，让他再重复做几次。在这个重复的过程中，有的纳米发电机做到了这一程度的输出，而有的则没有。这个输出到底是不是真实的呢？
▲ 摩擦纳米发电机
面对前路的困境，我们始终没有放弃。通过6个月的研究，我们发现，是摩擦起电在这一现象中起了作用。因此，我们就称这种纳米发电机为摩擦纳米发电机。
摩擦纳米发电机刚开始发电的时候只有3-5伏的电压，不是很高。虽然这是从一个错误的实验中总结出来的，但它也是一个新的发现。
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