香港城市大学(城大)王钻开教授凭借对水能收集和仿生工程学的基础研究,荣获腾讯基金会颁授2020年「科学探索奖」。相关研究对解决全球能源短缺问题将带来深远影响。
「科学探索奖」旨在支持在基础科学和前沿技术领域从事研究的华人青年学者。得奖者将获得人民币300万资助,以从事五年的研究。
王教授为工学院副院长(国际化与企业协作)以及机械工程学系和材料科学及工程学系教授,在「先进制造」领域获奖。他在仿生材料及能源收集方面屡创研究突破,如近来研发新型水滴发电机,一滴100微升(一微升等于百万分之一升)的水可产生超过140伏特电压,足以点亮100盏小LED灯。
王教授对获奖感到荣幸。他表示:「衷心感谢城大师生的支持,让我得以钻研科学并享受其中乐趣;也感谢腾讯投资科学、投资未来的远见和行动。科学研究永无止境,希望这个奖项能鼓舞更多年轻老师努力探索。」
他的得奖研究项目题为「普适的高效水能收集技术:机理与应用研究」,主要探究体效应结构与超润滑表面相融合的高效能量收集的基本原理;并研发易于液体脱离、高表面电荷密度、可应用于恶劣环境的介电材料;以及利用超润滑表面和体效应结构的协同作用,开发出可适用于多种环境、能量来源、输入形式、介面和尺度的高效能量收集装置。
能源短缺是全世界面临的难题,世界各地都有科学家在研究如何高效利用可再生能源。现有的水力发电技术面临电荷密度低和能量功率密度小、难以应用于恶劣环境等难题,限制了实际应用前景。
王教授的研究具有重要意义,因为他针对目前水力发电的技术难题,提出结合超润滑表面和体积效应结构的新机理与新技术。
他拟利用多种氟化聚合物和润滑液体等介电材料,研发可适用于不同环境的高效、可耐不同气候的超润滑表面。这些表面可以促进液体的快速脱离,从而实现表面电荷的产生、转移甚至高密度存储,并显著提高装置在不同环境下的耐用性和稳定性。
他又提出利用类似三极管结构的电极设计,把传统的表面效应转化为更高效的体效应,强化电能输出密度;大大提高转化效率,并且实现电荷在电极之间的可逆转移,确保长期的输出稳定。类似设计已应用于新型水滴发电机的研发。
「科学探索奖」自2019年颁授,本届起涵盖来自香港、澳门地区,全职从事科研工作的青年学者。