水伏学前沿基础科学问题

报告时间：4月7日16：00

报告地点：G楼240报告厅

报告题目：水伏学前沿基础科学问题

主讲人：郭万林 院士

报告人简介：

郭万林，博士，教授，中国科学院院士。1981-1991年在西北工业大学飞机系学习并获得飞机结构与强度学士、固体力学硕士和博士学位；1991年进入西安交通大学做博士后并留校工作、2012年底正式调到南京航空航天大学任教。曾在澳大利亚、波兰、德国、美国、新加坡、日本、挪威、加拿大等国工作、授课、访研。创建了南航纳米力学博士点、纳智能材料器件教育部重点实验室；作为学科带头人参与建设了机械结构力学及控制国家重点实验室和力学一流学科。面向飞行器安全和智能化的需求，长期从事飞机结构三维损伤容限和低维功能材料力电磁耦合和流固耦合的力学理论和关键技术研究。提出低维体系局域场和外场耦合的概念，揭示和发现了一系列低维材料的智能特性和物理效应，建立起低维纳米材料结构力-电-磁-热耦合的物理力学理论体系。目前的兴趣：水伏学；神经系统的分子物理力学原理；数字工程技术。发表学术期刊论文400余篇。国家级人才项目入选者；2012年获国家自然科学奖二等奖, “因对宇航结构完整性耐久性和纳米力学的持续贡献”获ICCES2019 Eric Reissner Award；培养的研究生陆续获得全国优博、青千、杰青等荣誉和人才基金,成为行业翘楚。

报告摘要：

太阳是地球上人类活动所需的能量供给者。水则是生命的要素和地球上最大的能量载体，吸收了达到地球的大部分太阳能量，并通过地球的水循环传播、转换能量。水分子的极性及形成氢键的特殊能力，使水与碳纳米材料等功能材料相互作用时产生电势，即水伏效（hydrovoltaic effect）1。水等液体通过多孔材料流动产生流动电势（streaming potential）2、液滴在石墨烯等表面运动产生“曳势”（drawing potential）3、沿石墨烯等表面波动产生波动势（waving potential）4、从碳黑等碳纳米结构表面蒸发引起蒸发电势5（evaporating potential）等等。这些水伏效应开拓了固液界面多场耦合研究新领域，为发展水伏能源技术创造了条件6，也催生了水伏学（hydrovoltaics）7。

这里主要介绍水伏学、评述近两年水伏学相关的国际研究所取得的显著进展。各种新材料的使用和计算模拟方法能力、设备能力的提高、研究队伍的扩大，水伏生电现象、器件形式日益丰富，生电电压、输出功率，尤其是瞬时功率等都有数量级的提高和突破9,10。水伏技术已经从诞生步入发展轨道。水伏能源作为从地球水循环获取电能的绿色新能源技术、水伏学作为一门刚出现的新学科，面临大量的科学问题和技术瓶颈。我们在总结作为潜在负碳排放能源技术的水伏技术近期发展的基础上，提出并探讨水伏学的未来发展方向和前沿基础科学问题。

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