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)
本報北京8月9日電(記者張曉華)近日,中核集團中國原子能科學研究院攜手清華大學深圳國際研究生院,依託中國先進研究堆,利用中子深度剖面分析技術,精準揭示全固態鋰電池傳統單層正極的關鍵缺陷。相關研究首次通過實驗直接觀測並定量證實顯著的縱向鋰濃度梯度,在電極厚度方向上實現鋰濃度的均勻分布,為梯度電極核心設計工作提供了有力的實驗依據,對推動全固態鋰電池基礎科學認知及其工程化應用具有重要意義。相關研究成果發表於國際學術期刊《能源與環境科學》。 被譽為「下一代能源革命」技術的全固態鋰電池,從根本上杜絕了傳統鋰電池可能出現的洩露、起火等風險,安全性顯著提升,但其商業化應用仍面臨諸多「攔路虎」,比如循環穩定性和能量密度提升等。要解決上述問題,需深入理解電極內部反應機制。過去,鋰元素的「可視化」檢測一直是行業痛點,成為制約全固態鋰電池性能提升的關鍵環節。 來自中核集團中國原子能科學研究院的專家介紹,作為一種先進的核分析技術,中子深度剖面分析技術是中子活化分析技術的分支,可以利用中子束「透視」材料內部,就像做一次無損的「CT掃描」。中子對鋰元素等輕元素極其敏感,整個「掃描」過程具有高靈敏、高分辨、無損等特點,在開展對空氣/水分敏感的電池材料研究時,中子深度剖面分析技術具有無可比擬的優勢——它能追蹤鋰離子在電池充放電時的傳輸過程,就像裝上「透視鋰分布的慧眼」,為優化電池設計、提升電池性能提供精準「導航」。 作者:本報記者 張曉華《光明日報》( 2025年08月10日 04版)
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