“能量捕手”

“歡迎來到微能量俘獲實(shí)驗室，此處是科學(xué)的舞臺?？茖W(xué)的舞者們在此舞蹈，繁復(fù)的裝置猶如樂曲在空氣中飄浮。電子的贊美詩在此奏響，無形的能量在此躍動。用勇敢的心，開啟這個世界的新篇章，在微小與偉大之間，找尋科學(xué)的真理?！睙o論是誰打開西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院副教授高鳴源課題組的官方主頁，都會第一時間被這群年輕人的蓬勃與朝氣“俘獲”，寥寥幾句詩歌一般輕松優(yōu)美的語句，卻寫盡了他們的澎湃與激情。而照片中那個比一頁紙還薄的器件，正能捕獲5G電磁波能量。

2020年，當(dāng)高鳴源第一次發(fā)現(xiàn)自己所學(xué)可服務(wù)于柔性電子和生命健康領(lǐng)域時，他就暗自許下了要在柔性可穿戴器件供電系統(tǒng)這一前沿的領(lǐng)域中不斷下潛深耕的決心，雖然距今只有3年，但他和團(tuán)隊已收獲頗豐。他說：“我只是幸運(yùn)地站在了巨人的肩膀上，從求學(xué)到工作，我的導(dǎo)師劉勝教授、王平教授、盧日瑞（Yuerui Lu）教授及合作前輩都曾為我提出過極具指導(dǎo)意義的有效建議，多方共同支援之下，才催生出一個個可穿戴的微能源系統(tǒng)。”

加入西南大學(xué)的第一年，高鳴源收獲的成果便發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《能源與環(huán)境科學(xué)》（Energy amp; Environmental Science）上。在項目中，高鳴源及合作團(tuán)隊主要面向制約可穿戴設(shè)備普及的重要因素，即電池續(xù)航能力展開研究布局，針對柔性、綠色和可持續(xù)的能量供應(yīng)存在的技術(shù)瓶頸等進(jìn)行重點(diǎn)攻破，收獲了系列創(chuàng)新成果。接下來，他們一鼓作氣，對熱電、運(yùn)動及無線電波等能量源在可穿戴器件上的應(yīng)用進(jìn)行持續(xù)攻關(guān)，首次提出了柔性可穿戴器件供電系統(tǒng)的評價指標(biāo)，可較為全面地評估柔性可穿戴系統(tǒng)的電源性能、能量轉(zhuǎn)換機(jī)制、彎曲或拉伸條件下的功率折減等。

“這項成果使得未來可穿戴設(shè)備的電源設(shè)計有望標(biāo)準(zhǔn)化，供電系統(tǒng)更加智能。”成果一經(jīng)發(fā)表，立即得到新華社等主流媒體報道。有業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，這項研究成果代表了未來柔性可穿戴器件供電系統(tǒng)的研究重點(diǎn)和發(fā)展趨勢。研究提出的評價指標(biāo)將有助于未來根據(jù)智能家居、人體健康監(jiān)測、畜禽精細(xì)養(yǎng)殖等不同應(yīng)用場合需要對可穿戴設(shè)備的電源進(jìn)行選型，從而推進(jìn)可穿戴設(shè)備的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

高鳴源團(tuán)隊在“捕獲”能量方面的實(shí)踐步履始終未停。近兩年，他們開發(fā)了一種無線電能傳輸技術(shù)，可將身邊射頻電磁波（如5G、Wi-Fi）的能量收集起來，為那些不方便和不能配合充電的可穿戴設(shè)備提供源源不竭的電能。研究成果相繼發(fā)表于物理學(xué)領(lǐng)域頂刊《應(yīng)用物理評論》（Applied Physics Reviews）和《細(xì)胞》（Cell）子刊《設(shè)備》（Device）上。這不僅有望幫助電子產(chǎn)品非敏感人群（例如老年人、嬰幼兒等）解決穿戴設(shè)備頻繁充電的麻煩，實(shí)現(xiàn)智能手表、手環(huán)、穿戴醫(yī)用設(shè)備等的不間斷實(shí)時監(jiān)測，也可使此類產(chǎn)品摒除電池這類化學(xué)產(chǎn)品所帶來的健康風(fēng)險，讓人類自身的體溫、心跳和環(huán)境中的電磁波這些“看不見”卻其實(shí)無處不在的能量，以一種“摸得到”的形式，體現(xiàn)在日常所用的設(shè)備上。

值得一提的是，此類技術(shù)還有望應(yīng)用至特殊環(huán)境下的鐵路監(jiān)測?！按ú罔F路沿途存在人跡罕至的區(qū)域”，它們因為晝夜溫差大等氣候特征憑“實(shí)力”上榜人類非適宜居住區(qū)。也正因如此，為鐵路監(jiān)測系統(tǒng)“做保養(yǎng)”及日常排查等工作成了巨大難題。“如果可以開發(fā)出一種只利用溫差就能自主供電、維持實(shí)時監(jiān)測的系統(tǒng)，減免日常運(yùn)維工作量，就可以為解決相關(guān)難題掃清障礙”，瞄準(zhǔn)行業(yè)急需，高鳴源在自己的職業(yè)篇章中開啟了新一輪的勾畫與描摹。

志向是人生的航標(biāo)。致力于微能量俘獲機(jī)制與微型能源器件的前沿技術(shù)研究雖然僅有數(shù)年，但高鳴源已發(fā)表一區(qū)學(xué)術(shù)論文20余篇，被引1500余次，授權(quán)發(fā)明專利7項，獲國際創(chuàng)新獎1項。他內(nèi)心篤定，“志行萬里者，不可中道而輟足”，展望未來，他表示會繼續(xù)攜手團(tuán)隊一起腳踏實(shí)地，砥礪前行，直至抵達(dá)心中自由“捕獲”能量的彼岸。