课程回顾（二）丨王中林院士：从微纳小能源到蓝色大能源-纳米发电机从0-1的发明历程
7月20日早上，清华大学钱学森力学班暨深圳零一学院2021暑校 X- idea挑战性问题讲座在线上进行。中国科学院外籍院士、欧洲科学院院士、加拿大工程院外籍院士、中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长、科思技术研究院院长、佐治亚理工学院终身校董事讲席教授王中林院士受邀，与零一学院的学生们一起，开启了一次灵感交流与碰撞的旅程。他的报告主题是“从微纳小能源到蓝色大能源，纳米发电机从0-1的发明历程”，吸引了零一学院近180名师生线上参与。本次活动由清华大学博士生、零一学院专业助教黄轩宇主持。
首先，王中林院士介绍，目前能源获取主要是依靠像火力发电这样的集中式能源发电，而在生活中与自然中，手机电脑等常用设备使用的是分布式能源。根据能量守恒定律，集中式发电产生的能量将以热量耗散的形式被消耗。这使得在熵增的过程中，自然界的无序度增加。而如何利用这些散落在环境中的能量，将分布式能源通过逆熵过程还原为聚焦能源，并加以利用，是一个有非常大应用前景和实现价值的问题。
接着，王中林院士介绍了他在压电微纳发电机上提出的开创性研究。这项研究直接开拓了纳米发电机、压电电子学和自供电纳米系统三个独立的领域。王中林院士说，一个最有价值的研究，应该是通过研究一个问题，引出几个全新的领域。这与零一学院X-idea挑战性问题课程中，鼓励同学们提出问题、自主思考的设计理念是异曲同工的。
王中林院士也分享了他在研发微纳发电机的应用过程中的一些小趣事。如，目前的TENG型的接触发电机的设计实际上源于一个巧合，之前做压电封装时因未封装好引入了气泡，意外发现摩擦发电效率高，才诞生了这项发明。再比如，他在做小鼠发电相关研究时，因为不知情而未提前申请相关的动物 protocol，被屡次要求退回论文，但据理力争的故事。
王中林院士同时介绍了他所在领域的基础知识，这是一切发明创造的基础。他首先讲述了关于接触起电、摩擦起电的基本原理，并介绍了他在理论方面的最新研究成果。他提出，对于双电层理论，不只有离子吸附，也存在电子吸附，同时只有一个离子层；他也对麦克斯韦方程组第4个方程，关于时间变化率的微电流进行了精准而独到的修正，使其更符合实验结论。罗兰说，中国有四大发明，但是没有从发明推广到科学，因此错过了许多巨大的发明机遇。这句话让王中林院士深受触动，这也让他坚定了自己的理论研究方向。他也向零一学院的学生们呼吁，除了在除了关注应用以外，一定要关注最底层的基础科学。
王中林院士最后介绍了他在微纳发电、压电领域如何设定行业的标准，如何在海洋发电，蓝色能源以及鞋底发电这些方面开天辟地，亲手创建一个全新的领域并对未来进行展望。这些生动而前沿的创新让同学们大开眼界。
随后，十个小组分别组织了讨论，并设置了小组展示汇报和导师点评阶段，这也是X-idea挑战性问题课程的创新点之一。
在近一小时的小组讨论中，同学们经历了头脑风暴、研究方法探究、未来展望等阶段，在该环节中，同学们展现了更宽广的视野与创新精神，他们能够对未来进行天马行空的大胆想象、打开思路并从中找到发展的趋势。
头脑风暴阶段，灵感的火花来自思想的碰撞
未来展望阶段 同学们群策群力
王中林院士在点评环节中也表示，“新的技术绝不便宜”。在考虑初期设想，尤其是在发展一个全新领域时，应该先着重突破性能和标准，之后再设法降低成本，不能因为成本问题将新想法扼杀掉。“小事累积才是大事，不要只想着做诺奖”。科学研究也会经历“零一阶段”，“零”就是把科学搞清楚，探究基本问题，“一”才是做出真正突破性，乃至影响深远的成果。这种“从零到一”的突破也正是X-idea课程、钱班项目组以及零一学院想要引导学生们发展的方向。
与王院士合影留念
撰稿人丨零一学院学生：龚泽瑞 孟西恺
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零一学院传承清华钱班十二年的探索实践，走出清华校园，面向更广泛的青少年学生群体开展拔尖创新人才的培长。在学生所在大学学业的同时，让他的创新天赋充分绽放，有机会成为能够通过科技创新改变世界、创造未来的世界级科学家和创新家。2021年7月零一学院将迎来首届为期4周的暑校活动。