北京「延慶超級晚」啟幕 26項活動點亮京城「夜經濟」
2026-03-29 21:21 3,957次浏览青島8月14日電(胡耀傑 張孝鵬)青島科技大學14日發布消息稱，該校高分子科學與工程學院教授劉凱攜團隊開發一種兼具彈性、伸展性和熱電轉化能力的熱電材料「N-type thermoelectric elastomers(N型熱電彈性體)」，為柔性和可穿戴設備等領域的能源採集技術發展開闢新方向。相關研究成果已發布在國際頂級學術期刊《Nature》。 隨著可穿戴電子設備和軟生物電子學的飛速發展，如何提供高效、靈活的能源解決方案已成為亟待解決的關鍵問題。熱電發電技術作為一種能夠將溫差轉化為電能的有效方式，已展現出廣泛的應用前景。 然而，傳統熱電器件多採用無機熱電材料，側重於在剛性結構下的應用，缺乏彈性和形狀適應性，在柔性和可穿戴設備中應用上受到顯著限制。劉凱依託北京大學雷霆教授團隊開發的N型熱電彈性體為上述領域的能源採集技術發展開闢了新的方向。 N型熱電彈性。(青島科技大學供圖) N型熱電彈性體展現出卓越的拉伸性以及回彈性，能夠和傳統的橡膠媲美。該材料的熱電優值(ZT值)接近現有的柔性或塑性無機熱電材料的性能，且不僅能改善拉伸性，還能促進均勻分布的半導體聚合物納米纖維形成，從而提升電導率並降低熱導率。 基於上述特點，劉凱依託北京大學雷霆教授團隊製造了彈性熱電發電機，展現出了驅動可穿戴電子設備和生物傳感器的潛力。與無機熱電器件不同，彈性熱電發電機能夠直接與皮膚表面適配，同時保持較高的填充因子和較低的熱阻，這使得該器件能夠兼具高效的熱電轉換效率和優異的舒適性、形狀適應性，為柔性電子學和可穿戴設備的能源採集技術帶來了新的解決方案。(完)
傍晚時分，銅陵有色銅冠建安建材公司物理實驗室內燈光通明。研發人員朱延明緊盯電腦屏幕，反覆調試著一座黃金礦尾砂的配方參數。屏幕上跳動的數值背後，是他對「讓固廢成為性價比最高的井下充填料」的執著追求。 這位中國地質大學畢業的90後工程師，正用7年1000餘次實驗積累的智慧，將曾堆積成山的工業固廢轉化為「綠色寶藏」。截至目前，他帶領團隊累計消耗工業固廢140萬噸，協同處置尾礦約1000萬噸，實現營收近4億元，讓「點廢成金」從願景變為現實。 用55次試驗敲開固廢資源化大門 2016年盛夏，剛走出校門的朱延明帶著對材料科學的熱忱，入職銅陵有色銅冠建安建材公司。彼時，公司正籌備30萬噸膠凝材料生產線項目，計劃用膠凝材料耦合尾砂充填礦井。這份與自己所學的專業高度契合的工作一下子激起了朱延明的興趣。2018年，24歲的朱延明被破格提拔為技術部副部長。當時，膠凝材料以水泥和石灰為鹼激發劑，不僅水化熱高、耐久性差，且單位水泥用量大，充填成本居高不下。 「能不能用工業固廢替代水泥？」這個念頭隨即在朱延明心中生根發芽。他從周邊工廠收集來鋰渣、銅冶煉渣、粉煤灰等12種固廢，在實驗室搭起「實驗場」。 一開始，實驗並不順利。8個月裡，54次配比實驗接連碰壁。鋼渣替代水泥時強度不足，粉煤灰比例稍高就影響和易性，這些難題一直難以攻克。 直到第55次試驗，朱延明終於找到平衡點。用5%的鋼渣替代水泥，既保證強度又降低成本，讓膠凝材料的固廢含量從80%提升至85%。這項突破讓《新型膠凝材料》項目摘得2019 年銅陵有色集團科技創新三等獎。 成功填充11座礦山井下採空區 初嘗勝果的朱延明並未止步。「要做就做徹底的全固廢膠凝材料，剔除水泥、石灰和天然石膏這些不可再生資源！」朱延明給自己提出了一個衝刺的目標。 2020年，他帶領7名大學生組建研發小組，向這一行業難題發起衝擊。 沒有現成技術參考，他們就從原料基礎分析做起。鋰渣的活性激發溫度、鋼渣的粉磨細度、鹼渣的 pH 值波動……每一個參數，他們都要經過上百次驗證。 2021年3月，初代全固廢膠凝材料研製成功，可擴大試驗時，充填體強度突然「跳水」。朱延明盯著固廢進貨單沉思：「問題會不會出在新進原料上？」化學分析結果印證了猜測：這批工業副產石膏的三氧化硫含量低了20%，鹼渣的氫氧化鈣含量少了10%。 「固廢成分的細微波動，都可能影響最終性能。」這個發現讓團隊豁然開朗。 此後的無數日夜，他們像「找茬」般記錄各種變量。最終，團隊建立起包含 127 個配方的全固廢膠凝材料資料庫，可精準匹配不同礦山尾砂特性。 這項成果迅速落地：11座礦山井下採空區被成功填充，充填體強度達標且成本降低15%。《有色冶煉渣充填膠凝材料製備理論與技術》獲中國黃金協會科技獎一等獎，2024 年更入選聯合國「無廢城市」減汙降碳典型案例，讓中國技術站上國際舞臺。 讓固廢在公路路基「安新家」 「井下充填能消納的尾砂有限，得給固廢找更大的用武之地。」朱延明又將目光投向基礎設施建設。2023年10月，他帶領團隊嘗試將銅礦尾砂、全固廢膠凝材料與土壤、碎石耦合，研製高速公路路基填築材料。 實驗室裡，他們反覆測試不同配比的抗壓強度、水穩定性，經過上百次優化確定最佳配方。2024年，347國道與330國道的工業試驗驗證了技術可行性。 「每百公裡標準四車道高速公路路基處理，可消耗銅尾礦30萬噸、全固廢膠凝材料5萬噸，節約水泥5萬噸，減少碳排放3萬噸。」朱延明算了一筆「綠色帳」。 如今，團隊參與制定的《銅尾礦作道路材料應用技術規程》已成為安徽省地方標準，填補該領域技術空白，更多「固廢變寶藏」的故事即將上演。 「看著堆積如山的尾礦變成堅實路基，那種成就感無法替代。」朱延明說。這位90後工程師用7年時間證明：青春的力量，既能紮根實驗室的方寸之間，也能撐起生態文明的廣闊天地。
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