仅35人!港科大(广州)教授入选这个榜单

11月14日,2022年《麻省理工科技评>论》“35岁以下科技创新35人”亚太区入选者正式发布,港科大(广州)功能枢纽可持续能源与环境学域副教授訾云龙入选并获得“先锋者”称号。

他开创了高性能的摩擦电自供能器件

在万物互联的工业4.0时代,物联网传感器设备无处不在。然而传统的电池或有线的供电方式,极大程度的限制了物联网的大规模应用,因而催生出对“能量采集”的需求。

为了解决小型设备的供电问题,科学家们开始研究如何利用机械能,例如振动、身体运动、气流和水波,来产生可再生的电力,以期实现器件和系统的“自供能”。将摩擦起电和静电感应耦合起来的摩擦纳>米发电机,就是实现自供能器件的想法中最有趣的想法之一。

香港科技大学(广州)副教授訾云龙,是设计高效摩擦电自供能器件的先锋之一。通过耦合摩擦起电和光电子,他展示了“摩擦光子学”的概念。他设计了一个指甲大小的自供电无线感应电子贴纸,可以在不使用电池或电线的情况下实现长达 30 米的信号传输。他还制定了实现高效能量收集的高性能摩擦纳米发电机的设计策略,并在输出电荷密度、能量密度和峰值功率密度方面创造了多项新纪录。这些成就让人们离一个基于摩擦电自供能器件的智能未来更近了一步。

訾云龙教授所主攻的摩擦电,就是能量采集的一种方式。谈到自己的研究方向,他拿起桌上的鼠标举例:“试想如果我一边使用鼠标,鼠标和桌面摩擦产生的电同时可以为鼠标供电,这将会给生活带来很大的便利”。

摩擦生电的现象在生活中随处可见。据訾云龙介绍,两只手摩擦一下,也能造成电荷转移,进而产生一定的电量。他自2014年开始专注于对摩擦电进行研究。借助特殊的技术手段,对于日常生活当中随处可见的摩擦生电进行测量,发现产生的电压竟然能高达几万伏。“这是日常生活中最容易忽略和损失的一种能量,如果能够加以利用,将会带来巨大的科技进步。”他说道。

然而,摩擦电的电压虽然高,但是产生的电荷数量是十分有限的,需要提高能量密度、达到一定功率才能够实现设备供能。訾云龙近几年的科研主要集中于提高摩擦电的能量密度,“我们要做的就是把瞬间产生的巨大能量利用起来。能量密度有效提升的话,摩擦电的应用的场景将会非常广泛”。他生动地把对摩擦电的研究比喻成“修大坝”的过程:修建一个牢固的大坝,捕捉、收集摩擦产生的电量,把它们储蓄起来,需要用的时候可以收放自如。

据他介绍,摩擦电比传统电磁感应发电的优势在于,不需要累赘、大型的磁铁设备。因此,除了对物联网设备供电以外,摩擦电在需要微型设备的场景,如医疗等领域,也展现了潜在的优势:一些植入人体的微型器械普遍面临充电不便的问题,如果相关科学技术取得关键性突破,病人可能通过一个简单的超声波就可以给体内的设备充电。

除了对摩擦电展开基础研究之外,訾云龙的研究还涵盖对自供能的无线传感方式、摩擦发光等方向的研究。近日,訾云龙教授研究团队就将电磁波信号生成和商用传感器相结合,实现了适用于各种物理信号的摩擦放电效应使能的通用自供能无线传感解决方案 (TDE-SWIS)。基于实时、自供能、无线和传感平台功能的特>点,该方法适用于大多数商用传感器,在基础设施监控、环境监测、工业传感等智慧城市的许多应用场景中显示出巨大的潜力。

谈科研心态>:“荣誉是一时的,还是要专注做事”

“科学研究想要真正解决问题,都需要多个学科的配合”,訾云龙说。据他介绍,摩擦电的能量密度提升的问题,落实下来就是介电材料能够临时存储多少能量,这涉及的就是材料学科,而不仅仅是单一的物理问题。而在传统的学科架构下,实验室等科研设施往往归属于特定的学院和学系,跨学科研究往往受限。这也是訾云龙选择加入香港科技大学(广州)的原因之一。

据了解,香港科技大学(广州)正在建设的中央实验室共有12个,包括材料表征与制备中心、微纳米系统制造中心、生物科学实验中心等等,以及多个主题实验室,为不同领域的研究人员提供先进的研究设备和专业技术人员的技术支持。

訾云龙表示,虽然目前港科大(广州)许多高精尖的科研设施还在建设当中,但未来的规划令人期待。

当被问到得到“35岁以下科技创新35人”这一荣誉如何庆祝时,訾云教授笑称,“得知这个消息时候非常开心,当天晚上加了个'鸡腿'”。但他希望无论面对困难还是荣誉,都能做到“不以物喜,不以己悲”。“荣誉也好,得奖也罢>,还是要专注做好自己眼前的事情”,他说。

人物名片:訾云龙

訾云龙现任香港科技大学(广州)功能枢纽可持续能源与环境学域副教授,专注于摩擦起电放电、摩擦纳米发电机、无线传感、自供能系统相关的研究。

他2009年于清华大学材料科学与工程系获得学士学位,2014年于美国普渡大学物理系获得博士学位,2014-2017年在美国佐治亚理工大学从事博士后研究工作。2017年加入香港中文大学任助理教授,组建微纳能源与智能系统实验室。2022年加入香港科技大学(广州)。

他曾获得2021>年度的“纳米能源奖”,并于近期入选斯坦福大学评出的“2021年度世界前2%科学家”。


文/广州日报·新花城记者:林霞虹 通讯员:港科广
广州日报·新花城编辑:吴婉虹