本书系统地阐述了摩擦纳米发电机的基本原理及其在传感领域的广泛应用，同时也增加了压电（光）电子学的基本理论及在传感领域的应用。全书的内容主要包括：基于摩擦纳米发电机的能源收集器、多种结构摩擦纳米发电机的金属防腐蚀系统、摩擦纳米发电机的位移传感器、压电光电子学效应的光电应力传感器和压电光电子学效应的柔性光电应力传感器的设计与性能研究。
本书可作为能源、传感等领域课程教学的参考，也可供其他相关专业的师生和科研人员参考。

第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 摩擦纳米发电机简介
1.2.1 接触式摩擦纳米发电机
1.2.2 滑动式摩擦纳米发电机
1.2.3 单电极式摩擦纳米发电机
1.2.4 自由运动式摩擦纳米发电机
1.2.5 摩擦纳米发电机在传感领域的应用
1.3 压电电子学和压电光电子学简介
1.3.1 压电势和压电效应
1.3.2 压电电子学
1.3.3 压电电子学效应对金属半导体的接触作用
1.3.4 压电电子学效应对PN结的作用
1.3.5 压电电子学在传感领域的应用
1.3.6 压电光电子学
1.3.7 压电光电子学效应在光电探测领域的应用
1.3.8 压电光电子学效应在发光二极管及光电应力传感领域的应用
1.3.9 压电电子学和压电光电子学的展望
1.4 选题思想和主要内容
第2章 基于摩擦纳米发电机的能源收集器设计与性能研究
2.1 引言
2.1.1 蓝色能源
2.1.2 传统海洋发电技术的不足
2.1.3 新型海洋发电技术
2.1.4 本章工作
2.2 基于单条式摩擦纳米发电机柔性能源收集器的设计与制备
2.2.1 实验材料及仪器
2.2.2 柔性能源收集器的制备
2.3 摩擦纳米发电机能源收集器的原理
2.4 单条式摩擦纳米发电机柔性能源收集器的性能研究
2.5 表面纳米结构对摩擦纳米发电机能源收集器输出性能的影响
2.6 基于摩擦纳米发电机能源收集器的应用示例
2.6.1 温度、湿度测量及计时器
2.6.2 驱动红外探测系统
2.6.3 摩擦纳米发电机在化学成分传感探测领域的应用
2.7 本章小结
第3章 基于多种结构摩擦纳米发电机金属防腐蚀系统的设计与性能研究
3.1 引言
3.2 金属防腐蚀方法和阴极保护原理
3.3 基于旋转式摩擦纳米发电机金属防腐蚀系统的设计与性能研究
3.3.1 实验材料及仪器
3.3.2 旋转式摩擦纳米发电机的设计和制备
3.3.3 旋转式摩擦纳米发电机的工作原理
3.3.4 旋转式摩擦纳米发电机的输出性能
3.3.5 基于旋转式摩擦纳米发电机金属防腐蚀系统的性能研究
3.4 基于浮标式摩擦纳米发电机金属防腐蚀系统的设计与性能研究
3.4.1 实验材料与仪器
3.4.2 浮标式摩擦纳米发电机的设计与制备
3.4.3 浮标式摩擦纳米发电机的工作原理
3.4.4 浮标式摩擦纳米发电机的输出性能
3.4.5 基于浮标式摩擦纳米发电机金属防腐蚀系统的性能研究
3.5 基于双条式摩擦纳米发电机金属防腐蚀系统的设计与性能研究
3.5.1 实验材料与仪器
3.5.2 双条式摩擦纳米发电机的设计与制备
3.5.3 双条式摩擦纳米发电机的工作原理
3.5.4 双条式摩擦纳米发电机的输出性能
3.5.5 柔性超级电容的制备与性能
3.5.6 基于双条式摩擦纳米发电机金属防腐蚀系统的性能研究
3.6 本章小结
第4章 基于摩擦纳米发电机位移传感器的设计与性能研究
4.1 引言
4.2 基于摩擦纳米发电机位移传感器的设计与制备
4.2.1 实验材料与设备
4.2.2 基于摩擦纳米发电机的位移传感器的制备
4.3 基于摩擦纳米发电机的位移传感器的原理
4.4 基于摩擦纳米发电机的位移传感器的性能研究
4.4.1 位移传感器对速度的探测
4.4.2 位移传感器对加速度的探测
4.4.3 位移传感器对运动轨迹的探测
4.5 本章小结
第5章 基于压电光电子学效应光电应力传感器的设计与性能研究
5.1 引言
5.2 基于压电光电子学效应的阵列光电应力传感器的设计与制备
5.3 Si/ZnO阵列LED应力传感器件的结构表征
5.3.1 硅线阵列的表征
5.3.2 ZnO层及Si/ZnO界面的表征
5.3.3 上电极的表征
5.4 Si/ZnO阵列LED应力传感器件的光学性能
5.5 压电光电子学效应对Si/ZnO阵列LED应力传感器件的调节
5.6 本章小结
第6章 基于压电光电子学效应柔性光电应力传感器的设计与性能研究
6.1 引言
6.2 柔性转移方法简介
6.3 基于压电光电子学效应柔性光电应力传感器的设计与制备
6.4 不同高度的硅微米线阵列转移
6.4.1 不同高度的硅微米线阵列转移
6.4.2 柔性转移方法的优点
6.5 柔性Si/ZnO阵列LED光电应力传感器的结构表征
6.6 柔性Si/ZnO阵列LED光电应力传感器的柔性性能表征
6.7 柔性LED器件发光性能及不同Si/ZnO结构LED器件的性能比较
6.7.1 柔性Si/ZnO LED器件的发光性能
6.7.2 不同Si/ZnO结构LED器件的性能比较
6.7.3 柔性LED阵列器件的节能原因
6.8 基于压电光电子学效应的应力分布成像系统及应用
6.8.1 测试柔性Si/ZnO阵列LED器件的实验装置示意图
6.8.2 基于压电光电子学效应的光电应力传感器性能
6.9 本章小结
参考文献
在学期间发表的学术论文
致谢

一流博士生教育
体现一流大学人才培养的高度（代丛书序）本文首发
于《光明日报》，2017年12月5日。人才培养是大学的根本
任务。只有培养出一流人才的高校，才能够成为世界一流
大学。本科教育是培养一流人才最重要的基础，是一流大
学的底色，体现了学校的传统和特色。博士生教育是学历
教育的最高层次，体现出一所大学人才培养的高度，代表
着一个国家的人才培养水平。清华大学正在全面推进综合
改革，深化教育教学改革，探索建立完善的博士生选拔培
养机制，不断提升博士生培养质量。
学术精神的培养是博士生教育的根本
学术精神是大学精神的重要组成部分，是学者与学术
群体在学术活动中坚守的价值准则。大学对学术精神的追
求，反映了一所大学对学术的重视、对真理的热爱和对功
利性目标的摒弃。博士生教育要培养有志于追求学术的人
，其根本在于学术精神的培养。
无论古今中外，博士这一称号都是和学问、学术紧密
联系在一起，和知识探索密切相关。我国的博士一词起源
于2000多年前的战国时期，是一种学官名。博士任职者负
责保管文献档案、编撰著述，须知识渊博并负有传授学问
的职责。东汉学者应劭在《汉官仪》中写道：“博者，通
博古今；士者，辩于然否。”后来，人们逐渐把精通某种
职业的专门人才称为博士。博士作为一种学位，最早产生
于12世纪，最初它是加入教师行会的一种资格证书。19世
纪初，德国柏林大学成立，其哲学院取代了以往神学院在
大学中的地位，在大学发展的历史上首次产生了由哲学院
授予的哲学博士学位，并赋予了哲学博士深层次的教育内
涵，即推崇学术自由、创造新知识。哲学博士的设立标志
着现代博士生教育的开端，博士则被定义为独立从事学术
研究、具备创造新知识能力的人，是学术精神的传承者和
光大者。
博士生学习期间是培养学术精神最重要的阶段。博士
生需要接受严谨的学术训练，开展深入的学术研究，并通
过发表学术论文、参与学术活动及博士论文答辩等环节，
证明自身的学术能力。更重要的是，博士生要培养学术志
趣，把对学术的热爱融入生命之中，把捍卫真理作为毕生
的追求。博士生更要学会如何面对干扰和诱惑，远离功利
，保持安静、从容的心态。学术精神特别是其中所蕴含的
科学理性精神、学术奉献精神不仅对博士生未来的学术事
业至关重要，对博士生一生的发展都大有裨益。
独创性和批判性思维是博士生最重要的素质
博士生需要具备很多素质，包括逻辑推理、言语表达
、沟通协作等，但是最重要的素质是独创性和批判性思维
。
学术重视传承，但更看重突破和创新。博士生作为学
术事业的后备力量，要立志于追求独创性。独创意味着独
立和创造，没有独立精神，往往很难产生创造性的成果。
1929年6月3日，在清华大学国学院导师王国维逝世二周年
之际，国学院师生为纪念这位杰出的学者，募款修造“海
宁王静安先生纪念碑”，同为国学院导师的陈寅恪先生撰
写了碑铭，其中写道：“先生之著述，或有时而不章；先
生之学说，或有时而可商；惟此独立之精神，自由之思想
，历千万祀，与天壤而同久，共三光而永光。”这是对于
一位学者的极高评价。中国著名的史学家、文学家司马迁
所讲的“究天人之际，通古今之变，成一家之言”也是强
调要在古今贯通中形成自己独立的见解，并努力达到新的
高度。博士生应该以“独立之精神、自由之思想”来要求
自己，不断创造新的学术成果。
诺贝尔物理学奖获得者杨振宁先生曾在20世纪80年代
初对到访纽约州立大学石溪分校的90多名中国学生、学者
提出：“独创性是科学工作者最重要的素质。”杨先生主
张做研究的人一定要有独创的精神、独到的见解和独立研
究的能力。在科技如此发达的今天，学术上的独创性变得
越来越难，也愈加珍贵和重要。博士生要树立敢为天下先
的志向，在独创性上下功夫，勇于挑战最前沿的科学问题
。
批判性思维是一种遵循逻辑规则、不断质疑和反省的
思维方式，具有批判性思维的人勇于挑战自己、敢于挑战
权威。批判性思维的缺乏往往被认为是中国学生特有的弱
项，也是我们在博士生培养方面存在的一个普遍问题。
2001年，美国卡内基基金会开展了一项“卡内基博士生教
育创新计划”，针对博士生教育进行调研，并发布了研究
报告。该报告指出：在美国和欧洲，培养学生保持批判而
质疑的眼光看待自己、同行和导师的观点同样非常不容易
，批判性思维的培养必须要成为博士生培养项目的组成部
分。
对于博士生而言，批判性思维的养成要从如何面对权
威开始。为了鼓励学生质疑学术权威、挑战现有学术范式
，培养学生的挑战精神和创新能力，清华大学在2013年发
起“巅峰对话”，由学生自主邀请各学科领域具有国际影
响力的学术大师与清华学生同台对话。该活动迄今已经举
办了21期，先后邀请17位诺贝尔奖、3位图灵奖、1位菲尔
兹奖获得者参与对话。诺贝尔化学奖得主巴里·夏普莱斯
（Barry Sharpless）在2013年11