人类海洋活动、海洋物联网、智慧海洋等系统的构建需要大量分布式能源，绿色环保、可持续的能源供给是其中的关键问题。昼夜不停歇的海浪运动蕴含着巨大的波浪机械能，据统计，全球波浪能蕴藏量高达70太瓦，平均每平方千米海面上的波浪能功率可达30万千瓦，但其低频无序的特点使得高效采集面临诸多挑战。作为收集低质量高熵能源的利器，新兴的摩擦纳米发电机（TENG）有望改变低频波浪能的采集难题。

我校物理科学与工程技术学院蓝色能源团队面向北部湾蓝色能源开发，致力于海洋波浪能摩擦纳米发电机的研究。近期，该团队发展了业内首个0.5米尺寸的波浪能摩擦纳米发电机，相较于小尺寸摩擦纳米发电机拥有更高的采能效率，并具有高波浪响应能力、抗倾覆能力、自回复能力、高摩擦层体密度等优良性能。论文成果发表于国际知名期刊《先进科学》（Advanced Science, 2022, 2204407）。针对海浪的低频特性，提出了一种多角度、可拼接且上下对称的方环状的摩擦纳米发电机，实现了多频率响应，通过调整其方环的组成单元，可因地制宜地调控器件的波浪响应频率，提高阵列的波能采集效率，论文成果发表于期刊《纳米能源》（Nano Energy,2022, 103,107812）。团队青年教师刘官林预聘副教授为上述两篇论文的唯一通讯作者，广西大学均为第一完成单位，合作单位为中科院北京纳米能源与系统研究所、上海大学。

近年来，围绕基于摩擦纳米发电机的海洋波浪能收集，该团队开展了系列研究工作，在波物耦合相互作用关系、高性能器件设计、应用扩展等领域取得系列研究成果。相关成果相继发表在《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）、《纳米能源》（NanoEnergy）、《先进能源和可持续性研究》（Advanced Energy and Sustainability Research）等能源领域知名期刊上。该团队通过系列实验揭示了厘米级漂浮物与水波之间的相互作用规律，为波浪能摩擦纳米发电机的设计提供了指导性参考，研究成果发表在《先进能源材料》(Advanced Energy Materials, 2021, 12, 2103408，通讯作者刘官林，万玲玉，王中林）。为适应复杂的海洋环境，发展了一种花形结构TENG，其具有出色的六自由度动能收集能力，可适用于变化多端的气候和海流条件，研究成果发表在《纳米能源》（Nano Energy，2022，93, 106796，通讯作者万玲玉）。发展了一种间歇式滑动摩擦激励的同步纳米发电机，实现了高表面电荷密度的长时间保持和低摩擦损耗的双重功能。这种摩擦激励模式可以显著地提高膜表面的电荷密度，对于无序随机的海洋波动能表现出良好的收集能力，为发展海洋自驱动传感系统提供了切实可行的策略，研究成果发表在《纳米能源》（Nano Energy,2022, 95, 106994，通讯作者姚辉璐)。提出了一种共轴承的电磁复合摩擦纳米发电机，实现了原位的锂电池充电和可持续的供电应用，研究成果发表在《先进能源和可持续性研究》（Advanced Energy and Sustainability Research，2022,3, 2200087，通讯作者万玲玉）。所研发的波浪能摩擦纳米发电机高效采集水波能，可驱动温湿度计、盐度计、低功耗无线发射模块等，在此基础上可开发自驱动的海洋传感系统和构建新型自驱动海洋物联网。

在摩擦纳米发电机的其他应用方面，该团队还提出了一种收集环境风能与宽频微机械振动能的多模式摩擦纳米发电机，展示了其在自供电交通安全警示以及监测传感方面的应用，研究成果发表在《先进材料技术》（Advanced materials technologies, 2022,2200465，通讯作者刘官林，万玲玉，姚辉璐)。此外，将摩擦纳米发电机与铁电陶瓷独有的电卡效应相结合，首次实现了TENG自供电驱动的固态电卡制冷或加热双重温变应用。所设计的自驱动电卡制冷系统在5.5分钟内，在230倍于陶瓷片体积的空间内实现了0.54度的温度变化，电能和热能的转换效率达到10.926%。该研究成果可用于开发便携式的小型化自供电固态制冷或加热器件，研究成果发表在《纳米能源》（Nano Energy,2022, 101, 107623，通讯作者万玲玉）。

我校蓝色能源团队依托学校与中科院北京纳米能源与系统研究所共建的纳米能源中心现有成员30余人，其中院士1人，国家级青年人才9人，是研究水平处于国际领先的纳米能源研究团队。双方共建联合实验室，资源共享，聚焦基于纳米发电机技术的蓝色能源开发和利用，联合开展海洋能源收集、存储、转化等方面的基础研究和应用系统研发，并实行双导师制联合培养学生，多科学交叉培养高质量、创新型人才。