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中國(guó)基建資訊 南方科技大學(xué)在“樹(shù)葉”結(jié)構(gòu)全柔性溫差發(fā)電器件研究上取得新進(jìn)展

中國(guó)基建資訊 南方科技大學(xué)在“樹(shù)葉”結(jié)構(gòu)全柔性溫差發(fā)電器件研究上取得新進(jìn)展

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深圳訊輕輕地我走了 ， 正如我輕輕地來(lái) ， 我揮一揮衣袖 ， 留下一點(diǎn)電！這不是詩(shī)人徐志摩對(duì)康橋離別的思念 ， 而是南方科技大學(xué)材料科學(xué)與工程系副教授劉瑋書課題組在柔性薄膜溫差發(fā)電器件方向取得新進(jìn)展的生動(dòng)寫照 。 相關(guān)成果以“Leaf‐Inspired Flexible Thermoelectric Generators with High Temperature Difference Utilization Ratio and Output Power in Ambient Air”為題發(fā)表在Wiley旗下期刊Advanced Science 2021 。
【中國(guó)基建資訊|南方科技大學(xué)在“樹(shù)葉”結(jié)構(gòu)全柔性溫差發(fā)電器件研究上取得新進(jìn)展】
熱能無(wú)處不在 ， 我們簡(jiǎn)單的呼吸 ， 或者揮揮衣袖都能夠產(chǎn)生環(huán)境溫度的氣度 。 熱力學(xué)告訴我們 ， 任何溫差都是潛在的能源 。 然而怎樣有效利用這些無(wú)處不在 ， 卻猶如詩(shī)人徐志摩所描繪的那樣難以觸及 。
劉瑋書課題組從樹(shù)葉凝結(jié)露珠的現(xiàn)象中獲得靈感 ， 設(shè)計(jì)并成功實(shí)現(xiàn)了“樹(shù)葉”結(jié)構(gòu)全柔性薄膜溫差發(fā)電器件 。 當(dāng)我們用手觸摸這些小葉子 ， 可以獲得1 μW的電能 ， 我們哈一口氣可以獲得 4μW的電能 。 如果戴在手臂上 ， 揮一揮手臂 ， 你能夠得到11μW的電能 。 研究人員還利用傳熱理論和模型對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模擬和優(yōu)化 。 研究發(fā)現(xiàn) ， 這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將平面型器件轉(zhuǎn)換為了垂直型器件 ， 能夠充分與周圍的空氣進(jìn)行對(duì)流換熱 ， 大大提高了溫差利用的效率和響應(yīng)速度 ， 對(duì)于溫差發(fā)電能力有明顯的提升 。 研究人員還系統(tǒng)地研究了器件尺寸及工作環(huán)境（如風(fēng)溫Tair、風(fēng)速Vair）與溫差利用率的制約關(guān)系 。 在室溫環(huán)境使用條件下 ， “樹(shù)葉”結(jié)構(gòu)器件的溫差利用率可維持85%左右 。 而相同條件下 ， 傳統(tǒng)商用溫差發(fā)電模塊僅僅只有9% 。 溫差利用率是研究者首次提出了從系統(tǒng)層面評(píng)價(jià)溫差發(fā)電器件建立溫差能力的參數(shù)指標(biāo) 。
近年來(lái) ， 隨著可穿戴電子和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的興起 ， 柔性溫差發(fā)電器受到越來(lái)越多的關(guān)注 。 柔性溫差發(fā)電器基于熱電材料的Seebeck效應(yīng) ， 將隨處可得的環(huán)境溫差轉(zhuǎn)換成源源不斷的電能 ， 為物聯(lián)網(wǎng)傳感器及智能穿戴設(shè)備供能 ， 有望減少傳統(tǒng)電池續(xù)航及潛在環(huán)境污染的煩惱 。 柔性熱電器件在智慧能源方面有巨大發(fā)揮空間和巨大的商業(yè)價(jià)值 。
材料科學(xué)與工程系博士后周清、朱康為論文的共同第一作者 ， 劉瑋書為通訊作者 。 該工作得到了廣東省創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、深圳市科技基礎(chǔ)研究計(jì)劃 ， 深圳市科學(xué)技術(shù)基金等項(xiàng)目的支持 ， 以及騰訊基金會(huì)的“科學(xué)探索獎(jiǎng)”的支持 。 （周斌）

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