本报讯 8月20日，上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院李晔教授与合作者应邀在《应用物理评论》（APR）发表论文，首次系统阐明了开发利用海洋波浪能的新技术：摩擦纳米发电机（TENG）与传统的电磁发电机（EMG）的技术差异以及 TENG 在收集海洋波浪能方面的最新进展。
近几十年，世界各国对波浪能收集的探索大都基于传统的电磁发电机（EMG），该技术不仅安装、运行成本高昂，而且难以有效收集海洋能中随机的、低频率、面积分布宽广的波浪能，因此波浪能尚未商业化。近年来，材料科学研究者提出了摩擦电纳米发电机（TENG）的概念，具有质量轻、价格低廉、较高的固有电压输出特性和低频率下仍具有高输出的特性，在从低频水波运动中获取能量方面比EMG有明显的优势。这是开发海洋可再生蓝色能源的意义深远的重要解决方案，但其材料特性和水波的力学特性的结合仍是一个未被很好解决的物理问题。
本论文从流体力学角度回顾了水波传播的重要物理现象，分析了现有海洋能装备设计方案的优缺点，特别是从力学的机械能到电能的转换机制中的问题，综合比较了传统 EMG 和新型 TENG 在物理结构、工作原理和工程设计方面的差别，论述了利用 TENG 技术收集海洋波浪能的应用背景以及最新进展，指出了水波和结构物的非线性响应过程中，TENG 的能量转换过程不会受到装机量强烈变化的影响，研究了 TENG 在水中应用的设计方法、几何尺寸和重要参数，特别是和太阳能、海上风电等其他可再生能源装备耦合中的力学问题，最后指出了 TENG 被设计在商业化装备中的若干热点问题和发展的可能性。
本工作中，李晔团队负责本文的流体力学部分和能源转换的物理机理研究，除李晔团队外，上海交通大学环境学院赵一新教授团队负责了材料化学领域的研究，他们共同协作对具有广阔应用前景的海洋能和新材料进行了充分的信息整合。
（李锐 陈亚琪）