近日，電子科學與技術學院陳煥陽教授課題組聯合浙江大學王振宇課題組在水波能量收集研究方面取得重要突破，相關成果以“Concentrators for Water Waves”爲題在線發表在《物理評論快報》雜誌(PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2018, 121,104501)。物理評論快報作爲世界一流的物理期刊，自1958年出刊以來刊登過衆多諾貝爾獎獲得者和傑出科學家的開創性研究成果，所刊論文涵蓋基礎、應用和跨學科物理研究的所有主題，極具影響力和創新性，現已涵蓋130多個國家的重要研究內容，2017年度影響因子爲8.839。

自然界中存在儲量巨大的水波能量資源，廈門等沿海城市擁有天然的海浪水波儲能，收集和利用海浪能量卻存在效率低下等諸多問題。比如海浪發電中大面積鋪設能量轉換裝置是不現實的，如何高效便利地收集和利用水波能量一直是阻礙水波研究進一步發展的重要課題。最近，我校陳煥陽教授課題組聯合浙江大學王振宇教授課題組，利用變換光學(Transformation optics)中能量收集器的設計思路，發明了一種新型結構來收集水波的能量，這種結構可以很好地將大面積水波的能量集中到一個很小的區域，更高效地收集能量。這種新方案的提出爲水波研究提供了新思路和新方法，而這種新結構在海洋工程建設方面發揮的作用也將備受期待。

該論文在原有光學集中器和水波研究基礎上，利用變換光(Transformation optics)和法布里-珀羅諧振原理(Fabry-Pérot resonances)，設計了一種薄板徑向堆砌而成的圓柱形水波能量集中器，水波只要滿足法布里-珀羅“光學”上的半波長的整數倍，薄板構成的諧振腔就可保證能量全部進入到中心區域，能量聚集到一個只佔到原來面積1/3的中心區域，裝置中心收集的水波峯值可以達到原來水波峯值的3.4倍，並且幾乎沒有水波的反彈損耗，這意味着這種設計在根本上保證水波的能量無損收集。該方法實現的水波集中器易於設計，水波集中效率高，幾乎沒有反射損耗。

陳煥陽教授及其合作者希望儘快開始將這些實驗結果擴展到海浪能量利用中去。他說：“這項研究是海濱工程應用的重要一步，我們希望不久的將來它會在廈門實現更大的應用”。

該成果入選雜誌編輯推薦，被APS的Physics以“More Energy from Ocean Waves”爲題聚焦報道，並被Nature以“Water waves grow tall with help from a trick of light”爲題亮點報道。我校陳煥陽教授和浙江大學王振宇教授爲共同通訊作者，並和柳清夥教授有諸多合作，雙方課題組在理論和實驗上緊密配合圓滿完成。這項工作在國家優青項目、面上項目、國家重點研發計劃以及校長基金等的資助下完成。

論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.121.104501

Physics聚焦報道鏈接：https://physics.aps.org/articles/v11/89

Nature亮點報道鏈接：https://www.nature.com/articles/d41586-018-06685-7

（電子科學與技術學院）

責任編輯：曹熠婕