德国电子同步加速器研究所与汉堡工业大学的科研人员近日宣布，他们成功研制出一种新型摩擦纳米发电机，该装置通过水流与纳米多孔硅结构的相互作用实现发电，为低功耗电子设备供电提供了无需电池的新方案。这项突破性成果标志着人类在环境能量收集领域迈出了关键一步，其核心在于利用两种基础材料——硅和水——构建高效的能量转换系统。
研究团队最初致力于探索一种可能性：能否仅通过硅和水的组合，将机械压力与流体运动转化为稳定电能。经过多年攻关，他们开发出一种基于纳米结构硅的摩擦电装置。当水流经硅材料中直径仅数十纳米的孔道时，液固界面产生的电荷分离效应被精准捕获并转化为电流。这种设计突破了传统摩擦电系统依赖固体接触的局限，将能量转换效率提升至约9%，达到同类技术中的最高水平。
该装置的硅基结构经过特殊设计，同时具备导电性、纳米级孔隙和疏水性三大特性。科研人员通过创新工艺，在保持硅导电性的同时，构建出可控的纳米多孔网络，并赋予材料表面拒水特性。这种多重功能的集成使得水流能够以可控方式进出孔隙，既保证了摩擦电效应的稳定性，又为规模化应用奠定了基础。实验数据显示，当水流在压力驱动下反复进出孔隙时，液固界面处的电荷转移效率显著提升，有效解决了传统摩擦电系统能量输出不稳定的问题。
值得注意的是，该技术的材料选择极具战略意义。研究仅使用硅和水两种基础材料，硅作为电子工业的支柱材料，其制备工艺成熟且成本低廉；水则是地球上最丰富的液体。这种设计不仅避免了稀有或有毒材料的使用，还确保了技术的大规模推广潜力。科研人员特别强调，装置的制造过程与现有半导体工艺兼容，这意味着未来可能通过微电子生产线实现批量生产。
全球范围内，类似的环境能量收集技术正成为研究热点。法国科研团队曾开发出利用地铁闸机乘客通行动能供电的系统，国际联合研究组也展示了通过微风掠过水滴获取能量的方法。这些探索共同指向一个趋势：将日常机械运动和流体流动视为可利用的能源资源。汉堡工业大学的研究团队认为，他们的成果在效率和应用范围上具有独特优势，特别是对微小能量收集的突破，为物联网、可穿戴设备和远程监测等领域提供了新的能源解决方案。
