王中林和他的納米世界

[誤打誤撞]

1961年，王中林出生于陜西高陽鎮(zhèn)。作為家中最小孩子，王中林得到了更多照顧。雖然家境不好，但全家人一起努力，給他提供了所能得到的最好教育。他也沒讓家人失望，小學、中學、高中一直都是第一名。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），專業(yè)是物理。

1981年，學校得到了送學生去美國進修的名額，20歲的王中林報了名，但因為英語太差，沒通過。隨后一年，他惡補英語，第二次選拔時，王中林順利通過，并成為西北五省唯一被錄取的學生。隨后，他選擇了亞利桑那州立大學（Arizona State University）作為目標，因為A開頭的學校排在了列表最前面?？赡芤彩峭瑯拥脑颍渡淼搅艘晃幻锌祭–owley）的教授門下。當時他并不知道，這位全名叫做約翰·麥斯威爾·考利（John Maxwell Cowley）的教授，是高分辨電子顯微學的祖師級人物。

就這樣，一次撞大運般的選擇，開啟了王中林的科研之路。

[起步維艱]

在美國，王中林僅用四年時間就拿到了物理學博士學位，而其他人要六年或八年。這期間，王中林順利完成了多個研究課題，從電子顯微學到納米材料表征。他的勤勉得到了教授考利的高度贊賞——“不管做什么，他都是最好的”。

但隨后的故事卻沒有那么順利。畢業(yè)后，王中林首先找到了美國石溪大學的一份博士后工作，然而，這里的實驗條件太差，他習得了一身屠龍之術(shù)，這里卻沒有龍。后來他去英國劍橋大學，開始了新的研究生活?？上В鞎r地利人和，總是難以湊全，在劍橋，他缺的是人和。

不過，正是在這段灰暗的歲月，王中林硬是達到了他的一個學術(shù)小高峰。那個年代，電子顯微學還不成熟，很多研究者都是自成體系，甚至連使用的符號都不統(tǒng)一。實驗受挫的王中林不想虛度光陰，他找來了該領(lǐng)域的所有文獻，用了兩年的時間，將所有這些知識提煉成了一本書——《電子成像和衍射中的彈性和非彈性散射》，這是他的第一本著作，一經(jīng)出版就廣受好評，被稱為“具有卓越成就的經(jīng)典之作”。

1995年，王中林應(yīng)聘到了美國佐治亞理工學院當副教授，從事納米科學研究。

初來乍到，王中林沒有專用的實驗室，只能白天看文獻，晚上蹭別人的實驗室。有些教授歧視他，倔強的王中林扛下了這些壓力，用三年時間發(fā)表了80多篇論文，還獲得了終身教授席位。隨后王中林又用了五年時間，成了佐治亞理工學院的董事教授。全校數(shù)千名教職員工，這個榮譽每年只有兩個名額。

[不走尋常路]

進入21世紀，筆記本電腦和手機開始占領(lǐng)人們的生活。笨重的電池似乎愈發(fā)難以滿足這些精致的電子產(chǎn)品。同時，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，微型傳感器得到了大規(guī)模應(yīng)用。這些數(shù)以萬計的傳感器比指甲蓋還要小，如何給它們供電，成了一個大問題。

王中林適時地提出了“自驅(qū)動”這一概念。所謂自驅(qū)動，是指不依靠電池等儲能器件，讓電子產(chǎn)品直接從環(huán)境中收集能量。這個概念一經(jīng)提出立刻引起了物理學界的廣泛關(guān)注。

為了實現(xiàn)自驅(qū)動的構(gòu)想，王中林將目光投向了氧化鋅。氧化鋅這種半導(dǎo)體材料具有很多神奇的特性，最讓王中林著迷的，就是它的壓電效應(yīng)。氧化鋅的壓電效應(yīng)早已被人發(fā)現(xiàn)，但一直也沒有得到足夠的重視，王中林卻覺得這是塊寶。

2009年，王中林通過一個納米針尖，撥動氧化鋅納米棒，成功輸出了5毫伏的電信號。這種納米級氧化鋅具有很好的柔韌性，即使發(fā)生30%的形變都不會破裂，這可以讓壓電效應(yīng)得到最大程度的發(fā)揮。然而，電信號還是太微弱了。于是，王中林結(jié)合自己數(shù)十年納米領(lǐng)域的經(jīng)驗，不斷改進設(shè)計，最終制備了一種氧化鋅納米棒的陣列結(jié)構(gòu)，再結(jié)合精密的電路設(shè)計，最終實現(xiàn)了1V的電信號輸出——足以點亮一個小燈泡了。

但這還不夠。2011年，有學生在測試一款納米發(fā)電機時觀察到了5V的電壓信號，王中林經(jīng)過仔細研究，發(fā)現(xiàn)是器件中使用到的材料表面比較粗糙，在實驗中封裝不穩(wěn)，發(fā)生了滑動，造成了摩擦起電。王中林心想：為什么不把這個效應(yīng)利用起來呢？

經(jīng)過整整一年的探索，2012年初，王中林團隊終于構(gòu)建了一個全新的納米器件：摩擦納米發(fā)電機。這個裝置可以通過摩擦起電效應(yīng)和靜電感應(yīng)效應(yīng)把微小的機械能轉(zhuǎn)換為電能。更重要的是，摩擦發(fā)電具有史無前例的輸出性能，可以實現(xiàn)高達數(shù)千伏的電壓輸出，而且它使用的都是便宜的高分子材料。

王中林覺得摩擦發(fā)電的潛力應(yīng)該不止于此。他的下一個目標是駕馭海洋——將海浪的能量收集起來，實現(xiàn)人類夢寐以求的“藍色能源”。為此，王中林設(shè)計了一款基于摩擦發(fā)電原理的球狀發(fā)電機。這種發(fā)電機由一個空心殼層和一個內(nèi)部球體組成，可以漂浮在海洋上。隨著海浪的沖擊，殼層與內(nèi)部球體發(fā)生相對位移與摩擦，從而產(chǎn)生電流。如果把成千上萬個球體發(fā)電機串聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，將產(chǎn)生數(shù)目極其可觀的電能。

就這樣，納米發(fā)電機走出了一條從基礎(chǔ)科學到工程設(shè)計再到工業(yè)技術(shù)的“一條龍”路線，這種研究實踐在世界范圍都相當罕見。

2004年，王中林接受邀請擔任國家納米科學中心海外主任，正式在中國開始了研究工作。2009年，王中林當選最年輕的中國科學院外籍院士。

在王中林看來，科學家的人生分為三個階段，第一階段是向世界證明自己的才華;第二階段是盡力幫助朋友和周圍的人;第三個階段要用自己的知識來為國家和社會作貢獻。他覺得自己已經(jīng)進入了第三個階段。