王中林獲愛因斯坦世界科學獎系首位獲此殊榮的華人

2021-08-30 02:56:22 來源：

　　新京報訊（記者張璐）6月14日，2019年度“阿爾伯特·愛因斯坦世界科學獎”（Albert Einstein World Award of Science）揭曉，中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所首席科學家、國科大納米學院院長、美國佐治亞理工學院終身講席教授王中林斬獲這一世界性的大獎，成為首位獲此殊榮的華人科學家。

　　王中林是國際公認的納米科學與技術領域的領軍型科學家。2006年，王中林成功地研制出世界上最小的發(fā)電機——納米發(fā)電機，被譽為是“納米發(fā)電機之父”。他同時也是壓電電子學和壓電光電子學兩大學科的奠基人。

　　王中林教授。圖/中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所網(wǎng)站

　　該獎項評選委員會評價王中林在納米發(fā)電機和自供能系統(tǒng)領域做出了開創(chuàng)性的重大貢獻，認為這一領域“將對人類和我們社會的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生巨大的利益”，“有望在不久的將來改變世界”。據(jù)悉，頒獎典禮將于今年10月2日至4日在日本舉行。

　　最年輕中國科學院外籍院士

　　1961年，王中林生于陜西省蒲城縣。在他出生兩年前的1959年，物理學家理查德·費曼（Richard P。 Feynman）發(fā)表《底部還有很大空間》（Theres Plenty of Room at the Bottom）演講，“納米”一詞被世界廣泛關注。1978年，王中林考取了西北電訊工程學院（西安電子科技大學的前身），學習物理，同時也開啟了他的勵志“開掛”人生。

　　在“惡補”英語一年后，他于1982年通過中美聯(lián)合培養(yǎng)物理類研究生計劃，赴美國亞利桑那州立大學就讀，1987年7月獲得物理學博士學位。1995年，王中林應聘到佐治亞理工學院當副教授，由于沒有專用實驗室，他只能白天看文獻，晚上蹭別人的實驗室進行研究。“不能因為條件艱苦而停止研究”，在這樣的環(huán)境下，王中林用3年時間發(fā)表了80多篇論文，并一舉獲得終身教授的席位。

　　自1992年以來，王中林長期推進中美科技、教育的交流和發(fā)展，頻繁往返中美兩國，培養(yǎng)了多位分布在中國和美國的華人學生、學者。

　　2009年，王中林當選最年輕的中國科學院外籍院士。2010年起，他參與組建中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所。在他的帶領下，納米能源所碩果頻出，在領域內處于國際研究領頭羊地位。

　　“絆倒你的可能是塊金子”

　　2005年的一天，王中林與一位博士生用當時最高級的手段測試納米材料的壓電系數(shù)。學生做了一個夏天，得到的結果卻和王中林期待的不太一樣。是方法錯了，假設錯了，還是計算錯了？他和學生一起反復研究，重新計算，最終發(fā)現(xiàn)了一個全新的方向：利用納米材料發(fā)電。一年后，王中林發(fā)明了納米發(fā)電機。

　　納米發(fā)電機是基于規(guī)則的氧化鋅納米線的納米發(fā)電機，是在納米范圍內將機械能轉化成電能，是世界上最小的發(fā)電機。圖/中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所網(wǎng)站

　　它的問世完全打破了人們對“發(fā)電機”尺寸的認識極限。納米發(fā)電機能實現(xiàn)對環(huán)境中特別微小機械能的進行收集和利用。例如，空氣或水的流動、引擎的轉動、機器的運轉等引起的各種頻率的噪音、人行走時肌肉伸縮或腳對地的踩踏、甚至在人體內由于呼吸、心跳或血液流動帶來的體內某處壓力的細微變化，都可以帶動納米發(fā)電機產(chǎn)生電能。因此，納米發(fā)電機理論為目前實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)絡以及大數(shù)據(jù)提供了理想的電源解決方案。

　　“有時候你摔了一跤，但絆倒你的很可能不是磚頭，而是一塊金子。”后來回憶起這段波折的經(jīng)歷，王中林如此形容。

　　研發(fā)無需電池的自驅動心臟起搏器

　　2012年，王中林帶領團隊構建了全新的納米器件“摩擦納米發(fā)電機”。小巧的“摩擦納米發(fā)電機”可以把人走路、說話、心跳，肌肉收縮等運動中由摩擦產(chǎn)生的能量收集起來，轉換成電能，為一些設備供電。未來很多裝置在身體中的醫(yī)療器械就不再需要電池了，因為自驅動本身就是一種可以實現(xiàn)自己發(fā)電的技術。這一技術還可以推廣使用在安防和老年人監(jiān)護等方面。

　　利用納米技術可以把環(huán)境中無時不有處處有的能量轉換為電能來帶動一些小型的電子器件，就可以制造出自驅動的微納系統(tǒng)。圖/中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所網(wǎng)站

　　今年年初，國際頂級學術期刊《自然—通訊》（Nature Communications）發(fā)表了一篇論文，介紹了王中林及其同事聯(lián)合研發(fā)的一款可植入式自驅動心臟起搏器：無需電池供能，僅從心臟搏動中就能收集足夠的能量，確保心臟起搏器工作。這意味著，患者不必再為更換電池失效的起搏器遭受多次手術之苦了。中美科學家團隊在豬體內證實，他們的可植入系統(tǒng)不僅可以進行心臟起搏，還能糾正竇性心律不齊。

　　愛因斯坦世界科學獎評選委員會稱，王中林在納米發(fā)電機和自供能系統(tǒng)研究方面做出了影響深遠的開創(chuàng)性貢獻，使人類從環(huán)境和生物系統(tǒng)中獲取能量這一全新的技術成為現(xiàn)實。

　　提出顛覆性海洋能采集方式

　　王中林另一項備受矚目的研究是海洋藍色能源技術，被評選委員會稱為“有可能從海浪中獲取大量能源以解決世界未來的能源需求。”

　　藍色能源與傳統(tǒng)綠色能源相比，擁有地理分布上的優(yōu)勢，海洋覆蓋了地球70%的表面。但利用海洋能發(fā)電研究領域一直進展緩慢，海洋波力發(fā)電開發(fā)困難重重。

　　海洋能的采集主要基于電磁感應的原理，利用海洋水流沖擊形成線圈對磁感線的切割來產(chǎn)生電能。然而，構成傳統(tǒng)電磁感應機的是重的磁鐵和線圈，放到水中后會往下沉，不能自然地浮在水體表面，除非從海底建立支撐塔架，但這樣會加大工程的難度和代價。由于海浪上下翻騰的不規(guī)則運動，使得傳統(tǒng)的電磁發(fā)電機難以收集波浪能。

　　藍色能源夢想是網(wǎng)狀聯(lián)結數(shù)以百萬計的可捕獲低頻海波能量的摩擦納米發(fā)電機。本圖是網(wǎng)絡狀虛擬結構圖，右上角是設計的球形納米發(fā)電機。圖/中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所網(wǎng)站

　　王中林利用摩擦納米發(fā)電機的原理，為收集利用海洋能源提供了新的解決方案。摩擦納米發(fā)電機的輸出效率遠高于電磁發(fā)電機，非常適用于收集藍色能源，在緩慢流動和隨機方向的波流條件下能夠穩(wěn)定輸出功率。

　　“我們將摩擦發(fā)電機做成了球形，像網(wǎng)球一般大小。通過球中套球，外層的球在水中隨波浪晃來晃去，里邊的球也隨波動晃來晃去，就會產(chǎn)生發(fā)電所需的能量。并且因為它是球體，所以是無規(guī)則的，哪個方向都可以。通過發(fā)電球積少成多的規(guī)模效應，收集波動能量并發(fā)電的可能性大大提高了。”

　　對每一位合作者都有積極影響

　　除了開創(chuàng)性的科研成果，王中林的個人品質也贏得了評選委員會的高度評價——“他是一位天生的領導者，總是非常善良，鼓舞人心，充滿活力，對與他合作的每個人都有積極的影響”。

　　評選委員會對他在學術上取得成績表示欽佩。目前，王中林已經(jīng)發(fā)表論文1500余篇，包括55篇在《自然》（Nature）、《科學》（Science）及其子刊上發(fā)表的文章；根據(jù)谷歌學術（Google Scholar）的統(tǒng)計，他的論文被引用次數(shù)超過20。6萬次，標志學術影響力的H指數(shù)為226。

　　2018年7月23日，王中林因其在納米發(fā)電機理論和技術方面的重大原創(chuàng)性貢獻獲得了世界能源領域的權威獎項“埃尼獎”，該獎一向被譽為是世界能源領域的“諾貝爾獎”。

　　“我在納米領域已經(jīng)研究了30年，未來的20年，我還會堅持現(xiàn)在的研究內容。”王中林在今年年初接受采訪時表示，“科研就是我的生活，是我快樂的源泉”。

　　背景：愛因斯坦世界科學獎每年僅一人獲獎

　　愛因斯坦世界科學獎以偉大的科學家阿爾伯特·愛因斯坦的名字命名，象征著國際科學界的崇高榮譽，由世界文化理事會（World Cultural Council）設立。該獎項從1984年開始每年頒發(fā)1次，每次獲獎人數(shù)僅為1人，目的是表彰和鼓勵世界科學技術領域的重大研究進展，授予為人類帶來福祉的杰出科學家。