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王中林等著 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030517494

商品编码：12216112788

出版时间：2017-03-01

作  者:王中林 等 著 定  价:198 出 版 社:科学出版社 出版日期:2017年03月01日 页  数:454 装  帧:平装 ISBN:9787030517494 ●前言
●第1章摩擦起电和摩擦发电
●摘要
●1.1纳米能源和大能源
●1.2摩擦起电效应
●1.3摩擦起电的定量化
●1.4摩擦起电的材料
●1.5范德格拉夫起电机
●1.6摩擦纳米发电机
●1.6.1垂直接触—分离模式
●1.6.2水平滑动模式
●1.6.3单电极模式
●1.6.4独立层模式
●1.7纳米发电机的理论源头：麦克斯韦位移电流
●1.7.1麦克斯韦的位移电流
●1.7.2压电纳米发电机的理论
●1.7.3摩擦纳米发电机的理论
●1.7.4纳米发电机的电容模型
●1.8展望
●1.8.1纳米发电机的三大应用方向
●部分目录

内容简介

本书是首部系统全面的介绍摩擦纳米发电机的四种工作模式，相应的理论模型和计算，器件设计，以及他们在回收人体活动，震动，机械触发，汽车轮胎，风，雨，水流等自然界所具有的动能中的广泛应用。该书也系统介绍了摩擦纳米发电机在移动/穿戴/柔软式电子产品，生物医学器件，传感网络，物联网，环境保护和传感，基础设施检查和国防安全方面的应用实例。 王中林 等 著 王中林，中国科学院外籍院士和欧洲科学院院士。佐治亚理工学院终身校董事讲席教授，Hightower终身讲席教授，化学系兼职教授和电机系兼职教授。首位“千人汁划”很好人才与团队入选者、教育部长江学者讲座教授。中国科学院北京纳米能源与系统研究所首席科学家和首任所长。靠前认可的纳米科技领域领军人物，在一维氧化物纳米结构制备、表征及其在能源技术、电子技术、光电子技术及生物技术等应用方面均作出了原创性重大贡献。发明了压电纳米发电机、摩擦纳米发电机，并首先提出了自驱动系统的概念，为微纳电子系统的发展开辟了新途径。开创了纳米结构压电电子学和压电光电子学研究的先河，对纳米机器人、人—机界面、纳米传感器、医学诊断等

《能量触碰》 在触手可及的微观世界里，隐藏着我们尚未完全理解的巨大能量宝藏。想象一下，每一次轻微的摩擦，每一次不经意的触碰，都可能转化为一股纯净而可持续的电能。本书并非介绍特定设备或技术原理，而是带领读者踏上一段探索“能量触碰”的奇妙旅程，揭示那些隐藏在日常互动中的发电可能性，以及它们如何重塑我们对能源的认知。 本书将从宏观到微观，层层剖析那些能够激发能量流动的基本物理现象。我们将首先回顾历史上人类对静电的早期认识，从琥珀的摩擦起电现象，到特斯拉的早期实验，这些看似简单的观察，却为后来的能源探索埋下了伏笔。我们将深入理解电荷分离与转移的基本原理，以及在不同材料界面发生摩擦时，电荷是如何产生、积累并最终形成电势差的。这并非是枯燥的理论堆砌，而是通过生动的比喻和形象的描述，让读者理解这些抽象概念。 接着，我们将把视角聚焦于微纳尺度下的“能量触碰”。在这里，材料的表面特性、分子结构以及形貌变化，都扮演着至关重要的角色。我们将探讨各种材料的电荷极性、功函数差异，以及它们在接触、分离、滑动等过程中如何协同作用，高效地产生电荷。我们会详细介绍，为何有些看似平凡的物体，在经过巧妙的微观结构设计后，能够成为高效的能量采集器。这包括表面粗糙度、微纳米结构的阵列化设计，以及它们如何增大接触面积、改善电荷转移效率。 本书不会局限于单一的材料体系，而是会广泛涉猎各种可能产生能量触碰的材料组合。从聚合物与金属的碰撞，到不同纳米材料之间的相互作用，再到生物材料的独特电化学特性，我们将展现能量触碰的无限可能性。读者将了解到，有机材料的柔韧性、无机材料的稳定性，以及复合材料的协同效应，是如何为能量收集的设计提供广阔的空间。 我们还将探讨，如何通过外部激励，进一步增强“能量触碰”的发电效率。例如，温度变化、机械应力、甚至空气中的湿度，都可能成为触发和调控电荷转移的因素。我们将解析这些环境因素是如何影响材料表面状态，进而影响电荷产生和传输的。这部分内容将帮助读者理解，能量收集并非独立于环境，而是与我们周围的世界紧密相连。 本书的重点在于启迪读者思维，培养对“能量触碰”现象的直观感受和深刻理解。我们将通过分析一些想象中的场景，来阐释这些原理的应用前景。设想一下，你的运动鞋可以在你每一步的迈动中收集电能，为你的电子设备供电；你的衣物可以在你活动时，将身体的微小摩擦转化为可用的电力；甚至，城市的街道和建筑表面，都能成为分散式的微型发电站。这些并非科幻，而是基于“能量触碰”原理的真实可能。 我们将深入探讨，如何将这些微观的能量收集原理，转化为可行的宏观应用。这包括能量收集器的结构设计、电荷传输通道的优化、以及如何将收集到的微弱电能进行有效地储存和管理。本书将引导读者思考，如何将能量收集器集成到现有的设备和系统中，实现无缝衔接。 此外，本书还会触及“能量触碰”在生物医学领域的潜力。例如，可植入式微型医疗设备，可以通过身体的运动来获取能量，而无需频繁更换电池。或者，利用生物体表面的微弱电信号，实现非侵入式健康监测。这些应用将展示，“能量触碰”如何为未来的医疗科技带来革命性的变化。 最后，本书将展望“能量触碰”的未来发展方向。我们将探讨，如何进一步提高能量收集效率，拓展能量收集的适用范围，以及如何将这些技术推向大规模的商业化应用。读者将了解到，这项技术不仅是应对能源挑战的有力武器，更是推动科技进步、改善人类生活的重要驱动力。 《能量触碰》是一次关于无处不在的能量潜力的探索。它不提供具体的解决方案，而是激发读者对身边每一个微小互动中蕴含的能量进行思考。通过理解“能量触碰”背后的奥秘，我们能够更好地认识自然，发现新的能量来源，并为构建一个更可持续、更智能的未来贡献力量。这是一本属于好奇心和创新者的书，它将点燃你对能量的全新认知，让你发现，原来能量，就在你的指尖，就在你的每一次触碰之中。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节设置非常合理，从基本原理到器件设计，再到应用前景，层层递进，使得我这个对该领域不太熟悉的读者也能逐步掌握核心内容。作者在阐述“摩擦纳米发电机”的工作原理时，运用了大量的比喻和生动的语言，将抽象的物理概念具象化，例如将电荷的产生比作“相互拉扯”，将能量的收集比作“捕获飞舞的精灵”。这种生动的描述方式，极大地降低了理解门槛，也让阅读过程变得更加有趣。我尤其对书中关于“不同摩擦模式”的讨论印象深刻，例如接触分离式、滑动式、摩擦振动式等，每一种模式都有其独特的能量产生机理和应用优势。作者通过详细的图文解析，让我能够清晰地理解它们之间的区别和联系。这本书让我看到了科学研究的严谨性，同时也感受到了科学家们将前沿科技带入现实的决心和热情。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对前沿科技充满好奇心的爱好者，我一直对那些能够改变我们生活方式的技术抱有极大的兴趣。这本书《摩擦纳米发电机》恰好满足了我的这一需求。它不仅仅是在介绍一种技术，更是在描绘一种未来。我从书中了解到，摩擦纳米发电机利用的是生活中无处不在的摩擦起电效应，这本身就充满了“变废为宝”的智慧。作者详细阐述了不同摩擦纳米发电机的设计原理，从最基础的接触分离式，到滚动式，再到振动式，每一种都伴随着清晰的原理图和详细的性能分析。我对于书中关于“电荷积累与耗散”的机制讲解尤其着迷，作者用通俗易懂的语言解释了电荷如何在接触和分离的过程中产生，以及如何被有效地收集起来，这对于理解发电过程至关重要。书中还涉及到了材料科学在摩擦纳米发电机领域的应用，比如高分子材料、纳米材料的特性对发电效率的影响，这让我意识到，这项技术的发展离不开跨学科的合作。我感觉这本书像是一扇窗户，让我窥见了未来能源技术发展的一个重要方向，它让我对科学的无限可能性充满了敬畏和期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就深深地吸引了我，那种抽象的线条和色彩组合，隐约传达出一种动态和能量感，仿佛能触摸到那微小的摩擦力所蕴含的巨大潜能。拿到书的那一刻，我就迫不及待地翻阅起来。虽然我并非此领域的专业人士，但作者的叙述方式却异常生动且富有逻辑。从最基础的物理原理讲起，比如静电的产生，电荷的转移，到摩擦纳米发电机的基本结构和工作机制，每一个概念的引入都循序渐进，如同层层剥茧，让我这个门外汉也能逐渐领悟其中的奥妙。书中大量的插图和示意图更是功不可没，它们将复杂的理论知识具象化，使我能够更直观地理解微观粒子在摩擦过程中的行为，以及能量是如何被收集和转化的。我尤其对其中关于材料选择的部分印象深刻，不同材料的表面形貌、介电常数、导电性等特性，如何直接影响发电效率，这部分内容让我看到了科学研究的严谨性和细致性，也体会到工程师们在材料科学和器件设计上付出的心血。我感觉这本书不仅仅是枯燥的理论堆砌，更多的是一种对未知领域探索的精神，以及对未来能源解决方案的深刻洞察。它让我看到了科技进步的可能性，以及那些看似微不足道的现象背后隐藏的巨大力量。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书主要是出于对可持续能源的关注，希望能够了解一些新兴的发电技术。《摩擦纳米发电机》这本书确实给我带来了许多启发。作者并没有回避技术发展过程中遇到的挑战，而是坦诚地探讨了如何提高能量转换效率，如何实现大规模生产，以及如何将这些器件集成到实际应用中。我尤其欣赏书中关于“电极材料选择”和“表面修饰”的章节，这些细节之处往往决定了器件的最终性能。作者通过大量的实验数据和理论模型，为我们展示了如何通过精细的设计和材料优化来突破瓶颈。我印象最深的是书中对柔性摩擦纳米发电机的介绍，这种能够弯曲、拉伸的发电装置，为可穿戴电子产品和物联网设备提供了全新的能源解决方案，这让我看到了科技如何更加贴近我们的日常生活。这本书的内容并非高高在上，而是充满了实践的指导意义，它让我明白，科学的进步离不开对细节的极致追求和对创新的不懈探索。

评分☆☆☆☆☆

我抱着一种学习新知识的心态来阅读这本书，结果却远远超出了我的预期。作者在开篇就勾勒出了一个令人振奋的应用场景：未来的可穿戴设备，甚至植入式医疗器械，将不再需要笨重的电池，而是依靠我们身体的微小运动来供电。这种“自给自足”的能源模式，听起来就像科幻小说里的情节，但这本书却用扎实的科学依据，将这一切变为可能。我特别喜欢作者在阐述“摩擦电效应”时所使用的比喻，他将两种材料的接触、分离比作一场精妙的“能量芭蕾”，电荷就像舞者，在舞台（材料表面）上翩翩起舞，最终被收集起来。这种生动形象的描述，极大地降低了理解门槛。书中关于不同类型摩擦纳米发电机的介绍，也让我大开眼界，从最简单的压电式，到更为复杂的柔性器件，每一种都有其独特的优势和应用领域。我尤其关注了书中对“能量收集效率”的讨论，以及影响效率的关键因素，比如接触面积、摩擦次数、材料的绝缘性等等。这部分内容非常实用，如果我将来有机会从事相关研究，这些信息无疑将是宝贵的参考。这本书让我看到了科学研究是如何一步步从理论走向实践，如何将奇思妙想变成触手可及的技术。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对新事物充满好奇心的人，我总是乐于探索那些能够带来颠覆性改变的技术。《摩擦纳米发电机》这本书，正是这样一本能够打开我视野的书籍。作者以极其清晰和逻辑严谨的方式，向我展示了如何利用我们日常生活中最常见的“摩擦”现象，来产生电能。我从书中了解到，摩擦纳米发电机不仅仅是一种新奇的发电方式，更是未来可穿戴设备、物联网传感器等领域重要的能源解决方案。我尤其对书中关于“柔性化”和“集成化”的讨论印象深刻，这意味着未来的电子设备将能够更加贴合人体，甚至融入衣物，并且能够依靠自身的运动来供电，这无疑会极大地解放我们对传统电池的依赖。这本书让我看到了科技如何从微观的粒子运动，走向宏观的应用场景，让我对未来科技的发展充满了无限的遐想和期待。

评分☆☆☆☆☆

在我对这本书的内容进行初步了解后，我发现它不仅仅是一本介绍“摩擦纳米发电机”技术的书籍，更是一部关于如何从自然现象中汲取灵感的科学探索史。作者在书中对“摩擦电效应”的起源和发展进行了梳理，并详细介绍了不同科学家在这一领域所做的贡献。我特别对书中关于“材料的表面特性”对发电效率的影响的章节着迷，作者深入剖析了材料的粗糙度、介电常数、功函数等因素如何共同作用，决定了发电机的性能。这让我意识到，看似简单的摩擦，背后却蕴含着极其复杂的物理和化学过程。书中对“能量收集电路”的设计讨论也给我留下了深刻印象，如何有效地将产生的微弱电能进行储存和利用，是实现实际应用的关键。这本书让我看到了科学研究的深度和广度，以及科技进步的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

在我翻开这本书之前，我对于“摩擦纳米发电机”这个概念是模糊的，甚至有些怀疑它的实用性。然而，阅读之后，我被书中严谨的科学论证和令人振奋的应用前景深深吸引。作者从最基础的物理原理入手，细致地讲解了摩擦起电的机制，以及如何将这种微小的电荷转化为可用的电能。我尤其对书中关于“电荷分离”和“电荷收集”的详细描述印象深刻，作者通过大量的图示和公式，清晰地呈现了能量转换的每一个环节，让我对这一过程有了深刻的理解。我非常欣赏书中对于不同结构设计和材料选择的探讨，这部分内容展现了科学家们在优化发电效率和器件性能上付出的巨大努力。这本书让我看到了科学研究的严谨性和创新性，以及如何将基础理论应用于解决实际问题。它让我对未来清洁能源的发展充满了信心，也让我对科学家们的智慧和勤奋充满了敬意。

评分☆☆☆☆☆

这本书就像一扇通往未来能源世界的大门，让我得以一窥那些正在悄然改变我们生活的新兴技术。《摩擦纳米发电机》这本书，用一种非常易于理解的方式，揭示了摩擦这一看似平凡的现象背后蕴藏的巨大能量潜力。作者在书中深入浅出地介绍了摩擦纳米发电机的基本原理，包括电荷的转移机制、能量的收集方式，以及不同材料在其中的作用。我特别被书中关于“柔性化”和“小型化”的讨论所吸引，这预示着未来的电子设备将能够更加轻便、灵活，并且能够依靠自身的运动来供电，这无疑会彻底改变我们对便携式电子产品的认知。我非常欣赏作者在书中对不同应用场景的设想，从环境监测传感器到医疗植入设备，再到智能服装，这些都让我看到了摩擦纳米发电机广阔的应用前景。这本书不仅仅是理论的堆砌，更是对未来技术发展方向的探索和展望，它让我对接下来的科技创新充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，就像是一场充满惊喜的探索之旅。我原本以为“摩擦纳米发电机”听起来可能有些枯燥，但事实证明我的担忧是多余的。作者以一种引人入胜的方式，将这个看似微观的物理现象，与我们日常生活中可能遇到的应用场景紧密联系起来。我惊叹于作者如何将复杂的物理理论，比如“ triboelectric effect”（摩擦电效应）和“ electrostatic induction”（静电感应）等概念，用清晰且富有逻辑的语言进行阐释。书中大量的图示，将抽象的概念变得生动具体，让我能够轻易地理解电荷是如何在摩擦过程中产生的，以及如何被收集和利用。我特别喜欢书中关于不同结构设计的讨论，例如如何通过改变材料的几何形状、排列方式来优化能量收集效率。这种对细节的关注，体现了作者在研究上的严谨性和深入性。我感觉这本书不仅仅是一本教科书，更是一位资深研究者对未来能源趋势的深刻洞察和热情分享，它点燃了我对科技创新的更多好奇和期待。