現(xiàn)有的各種大能源的發(fā)電模式，無論核能、煤電、水電、風電，其基本發(fā)電原理一樣，都是電磁感應發(fā)電機，靠線圈轉動切割磁力線發(fā)電。這與180多年前法拉第發(fā)現(xiàn)磁生電、電生磁的電磁感應現(xiàn)象后，所發(fā)明的世界上臺發(fā)電機相比，并無本質(zhì)區(qū)別。

　　摩擦起電機的歷史也不短。1882年，英國維姆胡斯創(chuàng)造了圓盤式靜電感應起電機。這種起電機所帶的電雖然電壓高達幾萬伏，但電流卻極小，一般僅幾個微安，至今仍用于電學演示實驗。

　　摩擦發(fā)電技術與這兩者都不一樣。這種新型的摩擦發(fā)電機由中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士在2012年1月研發(fā)成功。與電磁感應發(fā)電機比，它無需磁鐵的累贅，輕捷簡便，發(fā)電效率高。“傳統(tǒng)發(fā)電機與摩擦發(fā)電機的比較，每單位體積的發(fā)電密度，后者是前者30倍，每單位重量的發(fā)電密度，后者是前者50倍�！蓖踔辛终f。

　　與摩擦起電機比，它的輸出電流大出幾個數(shù)量級，可供實用，而不止步于演示。摩擦發(fā)電機發(fā)明兩年后的今天，王中林團隊新研究成果——旋轉式直流摩擦納米發(fā)電機，已成功地將輸出電流提高到3毫安(1毫安=1000微安)，高平均穩(wěn)定輸出功率達1.5瓦，實現(xiàn)了恒定電流的輸出，實現(xiàn)了對小型電器的實時供電。

　　這是怎么做到的呢?

　　“摩擦發(fā)電機利用了兩個原理，摩擦起電和靜電感應�！蓖踔辛终f，“摩擦起電電壓高，電流小。有電壓，沒電流，就沒功率，一定要電壓乘電流才是功率，哪一個為零結果都是零。所以摩擦發(fā)電機的關鍵就在于，如何提高電流輸出。”

　　他們首先做出了接觸分離式的摩擦納米發(fā)電機：給兩種材料接上外電路，再開合這兩種材料。兩種材料接觸時，電子轉移，這是摩擦起電。把兩種材料拉開一個小距離，材料兩端的電極層會產(chǎn)生電位差(電壓降)，這是靜電感應。為了屏蔽這個電壓降，電子從外電路流動，產(chǎn)生電流。兩種材料不斷地拉開再合上，合上再拉開，就產(chǎn)生交變電流信號。

　　據(jù)此原理，王中林研究團隊現(xiàn)已做出四種模式的摩擦發(fā)電機：接觸分離式、滑動式、單電極式、自由浮動式，可以用于收集拍擊、震動、滑動、浮動等各種形式的微小機械能。

　　摩擦起電和靜電感應效應的耦合，如靈光一現(xiàn)，讓摩擦發(fā)電機成為可能。而納米技術的加入，像畫龍點睛，讓電流真正實現(xiàn)了有效輸出。

　　“這上面有很多肉眼看不見的花紋。”王中林拿起一個摩擦納米發(fā)電機的圓盤說，“使用納米技術在材料上增加各種凹凸花紋，可以增加摩擦材料的比表面積，將輸出電流提升1到4個數(shù)量級�！�

　　初的摩擦發(fā)電機輸出功率密度僅有3.67毫瓦每平方米，目前高可達500瓦每平方米，2年間整整提高了5個數(shù)量級。摩擦發(fā)電機的輸出功率極限的不斷刷新，正是得益于研究團隊通過不斷嘗試和優(yōu)化，找到了利于發(fā)電的摩擦表面圖案化陣列設計模式和旋轉式工作方式。

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