发布时间：2024-11-05 15:28:36 来源: sp20241105
蒸发、流动、降雨……看似平常的水循环过程，却蕴藏巨大能量。
科幻电影《流浪地球》向人们抛出一个问题：面对不可改变的太阳运行规律和对地球的影响，人类如何持续发展？
在纳尺度物理力学领域探索20余年，中国科学院院士、南京航空航天大学教授郭万林给出答案——水伏学，为人类从自然水循环过程中捕获电能提供了新的技术途径。其团队完成的“基于固液界面力电耦合的水伏效应”荣获2023年度国家自然科学奖二等奖。
“水伏效应的发现源自一次偶然的实验现象。”
团队成员殷俊回忆：“石墨烯薄膜进出水溶液时，其两端意外产生了电压信号！郭老师迅速捕捉到了这一点。”
实验的突破总是激动人心。2018年，团队以“水伏技术的曙光”为题在《自然·纳米技术》上发表相关成果，首次提出水伏效应这一新概念，“水伏学hydrovoltaics：从水获电的新途径”由此诞生。
这意味着什么？“这意味着，雨滴、波浪、水蒸发也可以发电！”
如果把水伏比作寻找人类可持续发展新能力的“支点”，那这个“支点”可能撬起人类应对全球气候变暖、利用太阳光热的能力。
水伏效应为提升人类消纳利用太阳光热提供了新的科学途径——发电方式从“拖曳势”的滴水发电到“波动势”的波浪发电，再到水自然蒸发发电的“蒸发势”，发电材料从石墨烯到其他更为广泛的材料。从水中甚至空中取电，不再是异想天开。
道理说起来简单，若变为现实，每一步都很艰难。
最初发现的水伏效应电信号极其微弱，必须用高灵敏的电表才能测出毫伏级的发电量。经过多年努力，2019年实现1伏、微安量级的发电量，但要完成他们提出的5年目标：完成“10V＠10mA”（电压达10伏、电流达10毫安），难度很大，“这个目标即使不是‘珠穆朗玛峰’的级别，也如‘青藏高原’般难以企及”。
“10V＠10mA”，一直挂在实验室最显眼的位置。在理论计算和实验研究中交叉迭代，团队不停地尝试新方案，设计新的实验器件，探索新的发电方式。
2023年，他们提前一年，达成目标。
如今，水伏能源技术被越来越多地跟进研究，成为国际学术研究的新兴领域。而中国科学家已开始向下一个“无人区”进发——
“我们的大脑、大脑里的每个神经元都含有70％以上的水，没有晶体管、没有导线，它们是怎么工作的？我们要去试着解决人类的难题：从水伏能源到水伏生态、水伏智能。”
郭万林说：“科学前沿的探索往往是孤勇者的战斗，锚定一个方向，一条道走到底，需要勇气，也需要长期的探索积累和思考洞察。”
（本报记者 崔兴毅）
(责编：薄晨棣、温璐)