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香港中文大學（中大）工程學院的研究團隊最近研發一款水管式摩擦納米發電機，能夠將多種不規則低頻機械能，包括海浪能量，高效地轉換成電能，為開發「藍色能源」提供嶄新路向。

海洋佔據著地球表面面積約七成，是最大的能量儲存體。科研人員一直致力探索如何充分利用海洋發電，解決世界能源危機及火力發電產生的污染問題。納米發電機是開發機械能發電的關鍵技術之一，它主要分為壓電、摩擦及熱釋電三種，其中摩擦納米發電機（Triboelectric Nanogenerator，TENG）是利用摩擦起電和靜電效應，把兩種材料相互摩擦時的機械能轉換為電能。

然而，一般的TENG裝置都是固體與固體的摩擦，難以確保兩種摩擦材料的接觸緊密性，因此所產生的電荷密度往往較低，而且材料表面在長期摩擦後會磨損。此外，用於收集不規律振動能量的TENG裝置，都需要加入不同的部件例如彈簧、支架、旋轉器具等，複雜的結構會影響採電效率。

中大機械與自動化工程學系助理教授訾雲龍教授領導的研究團隊，最近克服了以上技術限制，他們針對不規律和低頻環境，例如水面上的海浪，開發了一款水管式摩擦納米發電機（WT-TENG）。團隊將水封裝在手指大小的膠管（FEP），當水與膠管的電極區域摩擦時，便會產生電流。基於水的流動性，WT-TENG適合在多種運動模式中收集能量，包括旋轉、搖擺、蹺蹺板、水準線性模式等，可以對應風力、海浪、身體和車輛運動等。另外，由於水和膠管表面可以緊密接觸，突破基於固體材料的TENG裝置電荷體積密度不足問題。經過測試，WT-TENG的輸出體積電荷密度在低至0.25 Hz的頻率下達到9 mC / m³，是現有記錄中最高的輸出值。

此外，每個WT-TENG單元都可以像積木一樣，拼合成較大型的發電裝置，令電能輸出倍增。研究團隊測試了兩個裝置，分別是裝有34個WT-TENG單元的盒子，被放到海面上收集海浪能量，以及有10個WT-TENG單元組成的手環，由測試員戴上並不斷擺動手臂。兩個測試的高峰發電量都足以推動150個LED燈泡。

訾雲龍教授表示：「之前的海洋能收集系統往往要依賴龐大而笨重的電磁發電機，而且海浪要達到較高的頻率才能產生電力。是次研究有望推動摩擦納米發電機技術的應用，特別是用於收集『藍色能源』，對人類發展可再生能源，實現碳中和的目標提供嶄新方向。」

相關研究成果最近於國際知名期刊《先進能源材料》（Advanced Energy Materials）刊登。文章第一作者為博士後研究員吴昊、訾雲龍教授為唯一通訊作者，香港城市大學王鑽開教授參與指導了本工作。

有關訾雲龍教授

訾雲龍教授在2017年加入中大，致力於研究能量收集技術特別是TENG以及相關的自驅動系統，取得一系列研究成果，榮獲多個獎項。此研究專案獲得香港特別行政區研究資助局傑出青年學者計畫、創新科技署創新及科技基金、信興高等工程研究院、廣東省基礎與應用基礎研究基金的資金支援。