摘要：你没看错，这是7月16日发表在《纳米-微米快报》上的真实研究成果，来自北京纳米能源与系统研究所和广西大学的联合团队，他们要做的，是把看似无穷无尽的波浪，变成我们手机里“蹭蹭”上涨的电量，相当于是给地球装上了一个永不关机的“超级充电宝”！

中国科学家这个操作实在太牛了，竟然直接把波浪能发电效率干到了117%，难道能量守恒定律要被改写了？

你没看错，这是7月16日发表在《纳米-微米快报》上的真实研究成果，来自北京纳米能源与系统研究所和广西大学的联合团队，他们要做的，是把看似无穷无尽的波浪，变成我们手机里“蹭蹭”上涨的电量，相当于是给地球装上了一个永不关机的“超级充电宝”！

◆ 01 摩擦纳米发电机

这个让大海变成充电宝的神器，叫做摩擦纳米发电机（TENGs）。

还记得冬天脱毛衣时噼里啪啦的静电吗？TENGs的原理就和这个类似，只不过它玩得更高级。它通过两种不同材料的接触和分离，利用摩擦起电和静电感应，将微小的机械能（比如波浪的拍打、晃动）高效转换成电能。

摩擦纳米发电机有很多种类，不过以前的TENGs设计虽然巧妙，但面对广阔无垠、时而温柔时而狂暴的大海，总显得有点“力不从心”。而这次，中国科学家们直接亮出了“六脉神剑”，从根本上重塑了TENGs的战斗力！

◆ 02 从能用到超神的进化

为了让TENGs真正能打，科学家们从“修炼内功”和“适应江湖”两个方面进行了巅峰设计。

第一式：修炼内功

高空间利用率（从平房到摩天大楼）：地方就那么大，怎么发更多电？答案是：向上发展！通过多层堆叠、折叠甚至磁悬浮等骚操作，在同样一立方米的空间里，功率密度直接飙到600瓦以上，比第一代原型机高出好几个数量级！

这哪是发电机，这简直是能量压缩饼干！

混合发电机（组团出道，战斗力翻倍）：TENGs擅长收集低频晃动，而它的好兄弟“电磁发电机”（EMGs）则擅长高频振动。怎么办？成年人当然是全都要！科学家把它们巧妙地组合在一起，高频低频通吃，形成全波段能量收割机。

机械增益（四两拨千斤）：大海的波浪频率低又不规律，怎么办？那就加个“变速箱”！利用弹簧、齿轮、磁力等机械结构，将一次慢悠悠的晃动，转化成N次高频率的内部运动，发电效率瞬间拉满。

第二式：适应江湖

宽带响应（温柔风和狂暴浪，我全都要）：设计出能在各种波浪频率下都高效工作的结构，确保无论是微波荡漾还是惊涛骇浪，都能稳定“在线”发电。

多方向性（不管你怎么浪，我都能发电）：大海的能量来自四面八方。科学家们设计了球形、十二面体等神奇结构，实现了“六自由度”无死角能量捕获。真正做到了：只要你敢动，我就敢发电！

混合能源系统（波浪、风、太阳光，一滴都不浪费）：在TENGs顶部再集成太阳能电池板，做到有浪发电，有光也发电，打造全天候无休的海洋能源站。

◆ 03 117%效率的真相：它真的违反了能量守恒吗？

这项研究的最大爆点——117%的效率到底是怎么回事？

别急，物理学大厦还没塌。这个“117%”并非指能量被凭空创造，而是一个相对转换效率的惊人表现。

科学家们在测试一款磁悬浮混合发电机时发现，它在模拟水波环境下的发电功率，竟然比在实验室标准线性马达驱动下（一种更简单、理想化的运动模式）的功率还要高出17%！

这说明什么？说明这个设计太牛了！

它不仅能收集简单的上下运动，还能完美捕捉真实水波带来的复杂晃动、旋转等能量，把环境的每一丝“熵增”都变成了宝贵的电能。

所以这不是物理学不存在了，而是我们的想象力还不够！

◆ 04 一座永不枯竭的蓝色电厂

这项研究不仅仅是发表了一篇论文，它为我们描绘了一幅壮丽的未来图景：

海洋物联网：无数的传感器、监测浮标将由TENGs自供电，组成覆盖全球的海洋监测网络，实时追踪气候变化、海洋生态。

深海探索：深入万米海沟的探测器，或许能依靠TENGs从洋流中获取源源不断的动力。

离岸能源站：在远离大陆的海岛、钻井平台上，TENGs阵列将成为稳定可靠的电力来源，甚至能就地电解海水制造氢能。

从微小的摩擦起电，到点亮蓝色星球的宏伟梦想，中国科学家们正用智慧和创新，将曾经的幻想一步步变为现实。

参考文献：

[1] Lou, Y., Li, M., Yu, A. et al. From Wave Energy to Electricity: Functional Design and Performance Analysis of Triboelectric Nanogenerators. Nano-Micro Lett. 17, 298 (2025). https://doi.org/10.1007/s40820-025-01811-3

来源：徐德文科学频道