学术活动

2017年名师导学系列讲座之七:梦想照进现实——新能源之路

11月15日名师导学课上,来自南京大学现代工程与应用科学学院的朱嘉教授给同学们介绍了现代能源与材料的背景与发展前景。朱嘉教授毕业于南京大学物理学院,于美国斯坦福大学获得电子工程系硕士和博士学位,随后在加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室从事新能源和环境领域的研究,在新能源和环境领域建树颇丰。讲座由匡亚明学院副院长葛欣主持。

朱嘉教授的讲座从现代能源的“危机”——危险与机会讲起。首先用浅显恰切的例子带领同学们重新认识了能源的存在形式与度量概念,如其基本单位焦耳,1焦耳的能量就相当于把1个苹果从地上捡起放到桌面上所需要的能量,而1度电则可以认为是将3600000个苹果放到桌面上所需的能量,而当今世界能源的需求高达15 Terawatt·year,足见现代能源需求量之大。同时能源需求仍在不断提升,朱嘉教授提出了能源等于人口、生产力与单位GDP能耗之积的概念,人口不断增长,生产力也在不断提到,而单位GDP能搞却与许多因素如自然环境、产业结构、生活方式等有着密切关系,其变化趋势并非递减,则能源需求显然正在不断提高。

而能量之于个人、国家都有着深远的意义,个人的发展转变离不开能源;国际的经济、政治、国家安全等也都离不开能源。如此一来,大家也就争相开采能源,但传统能源带来的消耗成本太大,影响了环境、生活乃至经济发展,因此,新能源的开发显得尤为重要了。朱家教授指出,能源解决之道,就是科技发展,利用科技绕开传统能源的开采,实现能源的高能转换。同时通过基本的计算,他表明现代能源应该依靠太阳能作为其最基本能源;而热能则是能源的最普遍形式;电能则是最方便的能源形式。与此同时,上述是那种能源的存储传播转换都是通过光子、声子、电子的运动相互作用而实现的,而这些离子的平均自由程与波长都是纳米级别,则纳米材料的研究发展有助于控制上述粒子使其能量有效存储和转换。

接下来朱嘉教授介绍了其研究的纳米材料的几个应用。基于等离激元效应的太阳能海水淡化技术是其中最令人着迷的一个,其推翻了传统的集中式处理方案,让个人化、便携式的海水淡化成为可能。其利用的纳米材料(比水轻,浮在水面上)可以有效地将太阳能转化成热能使其下方的水迅速汽化达到蒸馏效果,而净化的水水质会比传统方案更加好,现在他们实验室都在饮用这种水了。只好还介绍了太阳能电池中纳米硅对于高纯度硅制造的工艺成本的降低的重要效果、热点转换中利用纳米材料提升ZT值以及锂电池和大功率器件等例子,充分展示了纳米材料的最前沿成果。

在讲座的最后,朱嘉教授还热情地回答了同学们的提问,指出新材料这个领域有着产品更新换代缓慢但每次变革都是革命性的本质特点,呼吁更多的同学对这个领域抱有更大的关注。


(文/梁泓图/王诗尧)


点击次数:69 更新时间:2017-11-22【打印此页】【关闭】