驚濤駭浪不足懼 造福人類(lèi)期可待 我科學(xué)家一項(xiàng)研究為利用海洋能發(fā)電提供技術(shù)支持

如何將海浪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，使制造災(zāi)難的驚濤駭浪為人類(lèi)服務(wù)。科學(xué)家通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，一個(gè)由低頻共振器排成的周期陣列能夠完全阻擋波長(zhǎng)很長(zhǎng)的水波，水波在周期浮子陣列中呈現(xiàn)出負(fù)重力。復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室教授胡新華及其合作者關(guān)于完全阻擋海洋波并利用波能發(fā)電的研究成果，近日在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表。這項(xiàng)科研成果對(duì)海嘯多發(fā)國(guó)減災(zāi)防災(zāi)具有積極意義，同時(shí)也將為發(fā)展海洋能發(fā)電提供技術(shù)支持。

研究人員創(chuàng)新性地把超構(gòu)材料的研究方法拓展到水波研究中，通過(guò)理論推導(dǎo)和數(shù)值計(jì)算，研究結(jié)果顯示，當(dāng)入射水波的頻率在共振器頻率附近時(shí)，共振器陣列將完全反射水波。他們發(fā)現(xiàn)，這種強(qiáng)反射能夠戲劇性地改變共振器的海浪能吸收效率。水波不能通過(guò)這種陣列，是因?yàn)檫@種周期結(jié)構(gòu)可以被等效成一種具有負(fù)重力的水。

海浪中蘊(yùn)含著大量的能量，如果能被有效地利用，必將造福于人類(lèi)。研究人員還發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)外普通的海浪能發(fā)電廠(chǎng)運(yùn)用了單個(gè)共振器，只有一個(gè)“吸收峰”，而此次研究運(yùn)用的共振器陣列具有兩個(gè)“吸收峰”，兩者的吸收譜很不一樣。此次研究者的模擬是針對(duì)特殊的共振器，即開(kāi)一條縫的“開(kāi)縫管”。他們預(yù)言其他共振器如阻尼浮子也具有同樣的效果。特殊設(shè)計(jì)的浮子能夠被用于提取海浪能，還可部分抵御海浪，是未來(lái)海浪能發(fā)電廠(chǎng)的核心部件。該研究成果給出了水波在共振器陣列中傳播的完整理論并加以驗(yàn)證，可精確測(cè)出吸收海浪的效能和反射的水波，能有效降低海洋能發(fā)電的研發(fā)成本，對(duì)促進(jìn)我國(guó)建立海洋能發(fā)電廠(chǎng)具有重要意義。