水葫芦是我们生活中经常见到的一种水生植物，因它浮于水面生长，又因其在根与叶之间有一个像葫芦状的大气泡而得名。

可你知道吗？这小小的“葫芦娃”也能引发科学奇想哦~

（论文发表界面）

受水葫芦的结构启发，东华大学材料科学与工程学院2014级博士研究生俞彬近日以第一作者身份在国际权威期刊《纳米能源》（影响因子：12.343）上发表了题为《一种具有超高转移电荷密度的仿生纳米纤维基摩擦纳米发电机》的学术论文，介绍了其在摩擦纳米发电机领域的最新突破性研究成果。

丨俞彬

东华大学材料科学与工程学院2014级博士研究生

看看是怎样的科学奇想

纳米能源技术的开发和利用近年来受到学术界的广泛关注，摩擦纳米发电机作为未来能源技术的发展方向之一，能有效收集低频无序的低品质机械能，例如人体运动、振动、机械触发、轮胎转动、风能、水能等，并将其转化成电能。

灵感源于水葫芦的茎结构

「可能因为我是浙江绍兴人，自小在水边长大，对一些水生植物比较敏感。」水葫芦是南方河道里很常见的一种植物，俞彬通过实验室方法制备出了和水葫芦截面结构类似的纳米级纤维结构，这属于很常见的结构仿生。一次很偶然的机会，他在阅读一本有关静电纺的书籍时，在书中看到同轴静电纺的制备方法，经过反复实验，发现其能很好地应用到结构中去。「搞研究很多时候就是这个样子，与深思熟虑之后的结果相比，很多时候起决定性作用的反而是突然出现的一个灵感。」俞彬笑着说道。

水葫芦茎结构截面

受到水葫芦茎结构的启发，在导师俞昊教授的悉心指导下，俞彬通过多次反复实验，最终成功制备出了具有大量内部多孔结构和外部纳米纤维结构的聚偏氟乙烯静电纺纤维毡布，并用该材料组装得到了具有超高转移电荷密度（发电性能的重要指标之一）的仿生纳米纤维基摩擦纳米发电机，该发电机装置能够收集低频、无序的机械能，并将其有效转化成为电能。

丨仿生纳米纤维基

摩擦纳米发电机制备

做实验是一个不断探索的过程

丨俞彬在做实验

「你们现在所看到的是我所有实验部分的20%，也就是说，剩下80%都是失败的。」俞彬自本科毕业论文工作期间便在俞昊老师的课题组学习，和静电纺丝纳米纤维从此结下了不解之缘。后一直硕博连读至今，在摩擦纳米发电机领域也算有较长时间的攻关积累。当谈及在实验研究过程中遇到了什么困难时，他思索了一会，笑笑说道，「好像没有，因为实验失败等都是再正常不过的事情了，已经习惯了。」这就是科研，其每一项成果都承载着研究人员无数的心血，而微笑背后的辛酸又有几人知。

丨仿生纳米纤维基摩擦纳米发电机工作机理

以及其超高电能输出

经过反复实验测量优化，得益于摩擦材料的多级纳米结构，摩擦纳米发电机在各项电学性能均获得了显著增强，并通过理论计算，研究并验证了摩擦纳米发电机在高表面电势下的空气击穿问题。此外，该摩擦纳米发电机的转移电荷密度达到了突破性的364μC m-2，是目前所见报道的在大气环境中的超高测量值，被审稿人誉为该领域的重大突破。

搞科研：意义＞名利

俞彬所研究的摩擦纳米发电机可以通过摩擦驱动计算器、遥控器等众多产品，并能为手机电池充电。虽然效率比不上传统的充电设备，但是与其他形式发电机不同的是，这种方式可以有效收集那些微弱的机械能并将其转化成电能。在能源日益有限紧张的当下，这项研究意义非凡。

丨仿生纳米纤维基摩擦纳米发电机发电演示

俞彬一直都在做着自己喜欢的事情。「我从小就喜欢捣鼓东西，喜欢做实验，后来也很明确地清楚自己未来想做化工材料方面的的工作。」可以说，兴趣是支撑他走到现在的原动力。所以即使是在读博最迷茫的那段时期，俞彬迟迟拿不出研究成果，也没有论文可以发表，他也从未想过要放弃。「大家都说我心态比较好。」

丨仿生纳米纤维基摩擦纳米发电机的能源管理

以及其小型电子设备上的应用

据了解，摩擦纳米发电机的研究仍处于实验室阶段，还未产业化，这也就意味着该项研究背后的收益几乎为零。对此，俞彬表示，「科研工作并没有大家表面上看上去那么光鲜亮丽，很多项目在研究初期，基本不赚钱，但这就是科研，我认为只要将理论化的东西做出来了，其价值也便得到了体现。」科研的魅力大抵于此，多少金钱也无法换来实验成功后的喜悦感与成就感。

丨俞彬在做实验

他让我感受到做科研应有的态度

在科研这条路上，俞彬认为他最感谢的还是他的导师——材料学院教授俞昊老师。「在我做研究的过程中，俞昊老师是对我帮助最大的一个人，在他身上，我感受到了作为一个研究人员应该有的样子。」俞彬表示，他在老师身上学到了严谨，在耳濡目染之中，看待事物的态度发生了变化，也树立起了较为成熟的价值观。实验之余，俞彬常常会和导师就研究展开激烈而又友好的辩论，当然这丝毫不会影响两人之间的关系。「在学习上，俞老师是我的导师；在生活中，我相信我们会是很好的朋友。」

丨俞彬与俞昊老师（左）的合照

对学生发表高水平论文成果，俞昊老师这样说道，「自己的学生能够发表高水平的学术成果，我当然为他高兴，为他骄傲，对他表示祝贺，也有点欣慰。」

在面对记者采访时，俞老师还表示，在学术方面，他会比较关注学生在实验期间的文献阅读和知识结构的学科交叉，喜欢和学生一起挖掘表象下的基本原理。同时，他更关注学生的学习态度和学习积极性，常和学生谈理想和人生目标，「希望学生能更多地发挥自身的学习能动性，主动学习而不是被动学习，能够有自己的学术思想。」

谈到对学生的期望，俞老师希望他们能够正确认识自己，树立正确的、可达到的人生理想和目标，并能够通过自身努力顺利实现。

采访后记

跟着自己的想法，心动，行动

采访中，记者能真切感受到俞彬是一个很清楚自己想要什么，想做什么，并不断提升自我的人。他的英语成绩不够优秀，为了弥补英语的不足，在研究生阶段，面对非常繁忙的课业压力，他坚持每天阅读一篇英文文献。一学期下来已经可以轻松地看懂英文文献了，英语水平也有了明显地提高。

「音乐和电影是我的两个爱好。」俞彬还告诉记者，自己喜欢爵士乐和电影，还是一个耳机发烧友，每逢周末假期，他就喜欢到电影院或宅在寝室看电影。

丨俞彬生活照

俞彬喜欢跟着自己的心走，他认为每一个你迷茫、无法做出选择的瞬间，其实你心中已经有了一个答案，既然这样，就不需要想太多，放心去做吧。这也是他想和学弟学妹分享的一句话，「心动，行动！」

策划丨东华大学学生记者团

采访&撰稿丨沈佳超 吕妍霏

图片由俞彬本人提供

责编丨沈佳超