在科技創新的前沿陣地,北京大學與天津大學的研究團隊近期分別取得了突破性進展,為可穿戴設備供電難題以及高能電池技術帶來了全新的解決方案。
北京大學的雷霆教授團隊成功研發出一種革命性的“熱電橡膠”材料,這一創新成果在《自然》雜志上發表,引起了廣泛關注。這款材料不僅具備卓越的柔韌性,還能高效地將溫差轉化為電能,為可穿戴設備如智能手表、健康監測器等提供了自給自足的能源解決方案。傳統的熱電器件往往受限于材料的剛性與柔韌性之間的矛盾,而“熱電橡膠”則通過精心設計的納米纖維網絡與特殊摻雜劑,實現了力、電、熱性能的完美平衡。實驗顯示,該材料在拉伸超過原長850%后仍能恢復90%以上的原狀,且熱電轉換效率顯著提升,室溫下的熱電優值達到了0.49,接近甚至超越了現有的柔性和塑性無機材料。
基于這一核心材料,研究團隊進一步構建了全球首個彈性熱電模塊,該模塊能夠無縫貼合人體皮膚,高效捕獲體溫與環境間的溫差,并將其轉化為電能,為可穿戴設備提供了持續穩定的能源供應。這一創新不僅解決了可穿戴設備的供電難題,還極大地提升了穿戴舒適度和動態形變適應性,使得科幻片中的自供電智能服裝成為可能。
與此同時,天津大學材料學院的胡文彬教授團隊也在電池技術領域取得了重大突破。他們首創了鋰金屬電池電解液“離域化”設計理念,打破了傳統電解液設計的瓶頸,成功研制出能量密度超過600瓦時/公斤的軟包電芯和480瓦時/公斤的模組電池。這一成果標志著我國在鋰金屬電池領域處于全球領先地位。
傳統的鋰金屬電池電解液設計主要依賴溶劑主導或陰離子主導的溶劑化結構,難以兼顧電池能量輸出和循環壽命的提升。而天津大學團隊通過引入多樣化的電解液微環境,增加溶劑化環境的無序性,優化了整體電解液性能。這一創新不僅實現了高能量密度電池的性能目標,還兼具優異的循環穩定性和安全特性。目前,團隊已經掌握了高能鋰電池全鏈條核心技術,并具備了高一致性批量化生產能力。