- 创建时间
- 2022/2/23 10:12:41
她沉浸在自己的科研世界，专注于能量收集，以滴水发电助力绿色能源。她在科研路上执着前行，她就是今天故事的主人公，2021年度校长奖学金研究生组获奖者——张楠。
张楠，通信与电子工程学院2017级微电子学与固体电子学专业博士研究生，主要研究方向是基于固液界面的能量收集。曾获得国家奖学金、校长奖学金；博士期间共发表SCI学术论文17篇(中科院一区，9篇)，其中以第一作者身份在Nano Energy(3篇，影响因子17.8), ACS Applied Electronic Materials等学术期刊发表SCI论文5篇；申请国家发明专利2项；参加IEEE NEMS2021和NENS 2021等国际会议，并在会上作分会场报告；荣获华为杯第十五届中国研究生数学建模竞赛国家三等奖。
张楠的2021年度校长奖学金的答辩ppt只有5页，1页教育经历、1页研究领域，3页成果展示。满屏的科研成果诉说了她多年的努力与付出。
潜心科研，滴水发电
“一个液滴撞击在固体表面上的能量该如何收集？这个能量有多少呢？又有多少能量可以转换成电能呢？其实这就是我的研究方向。”张楠这样介绍自己的工作。
张楠表示，自己的工作起源于她的指导老师周晓峰副教授和香港城市大学王钻开教授于2020年发表在Nature上的文章A droplet-based electricity generator with high instantaneous power density。她介绍道，这项工作创造性地提出了一种类晶体管结构的液滴发电机，与传统的液滴发电机相比，它的瞬时功率增加了数千倍，大大提升了发电机电能转化效率。一滴100微升的水滴从15厘米的高度滴下，可产生超过140伏特电压，瞬时功率密度达到50.1 W/m2，发电机产生的电能足以点亮100盏小LED灯。
“我们小组在此基础上，提出了设计这种高性能液滴发电机的系统化策略，液滴发电机的瞬时功率密度进一步提高至千瓦量级，一滴液滴碰撞固体表面产生的电能可驱动300盏小LED灯，打破了目前该领域的最高纪录。” 张楠坦言，就目前研究来看，这项纪录不久后应该会再次被刷新。
一滴液滴驱动300个商用LED（小白点为LED灯）
由于这个研究方向比较新颖，张楠在课题开展之处有着太多的疑惑都无法解决，可以说是在摸着石头过河，在跌跌撞撞中她发现，通过与师长、同学们的讨论，自己可以得到灵感、发现问题、解决问题，从而提出自己的观点。讨论让她受益匪浅，“不同的人看问题的角度是不同的，所以讨论的过程是令人开心的，从中得到启发、疑惑得到解决的感觉真的很好，这也是科研的乐趣。”
Question:
液滴发电机的应用场景是在哪些方面呢？
Answer:
目前基于体效应液滴发电机的研究尚处于起步阶段，其应用场景尚在摸索中。我们小组其中一项研究已经证明体效应液滴发电机的制备具有普适性，可以在任何表面，人造材料如纸、玻璃、硅片；自然材料如石头、蝉翼、芦荟表面，经过极简单的操作即可制备液滴发电机。
我们设想将来可以在温室大棚表面构建这样的液滴发电机，有效转化雨水的动能为电能，打造自供电的温室大棚，实现智慧农业，液滴发电机也可以和太阳能结合，构建全天候环境能量转换发电设施。
另外，不仅仅是收集液滴的动能，我们也在尝试利用体效应构建可以收集波浪能的发电机，为高效获取丰富的水动力能量开辟了一条新途径。
在实验室芦荟上构建液滴发电机
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