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雲南大學萬豔芬、楊鵬團隊在Nano Energy發表光熱材料研究成果

2021-01-12  點擊:[]

近日,材料與能源學院以雲南大學為唯一單位,在Nano Energy(影響因子16.602)上發表研究論文“Integrated multifunctional device based on Bi2S3/Pd: Localized heat channeling for efficient photothermic vaporization and real-time health monitoring”(論文鏈接://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105700 )。該研究提出了器件級多功能集成化器件的設計思路,製備了Bi2S3/Pd複合材料,提高了材料光熱轉換效率,同時實現了人體指關節健康狀況的實時監測。雲南大學材料與能源學院碩士生耿學敏、張大東和鄭澤民為共同第一作者,萬豔芬副教授和楊鵬副教授為共同通訊作者。

淡水資源緊缺已成為迫在眉睫的能源問題,新型界面太陽能蒸汽轉換和差熱發電作為一種可持續且環境友好的技術,在解決全球淡水短缺和能源危機方面具有巨大的潛力。高效的光熱材料不僅可以將太陽能儘可能多地轉化成熱能,還可以通過温差發電進一步將熱能轉化為電能,為小型用電設備提供輕便、清潔、可持續供應的電源。以此同時,隨着社會的進步以及科技的發展,人們對於健康管理的要求越來越高,通過柔性可穿戴傳感器的實時監測,可以實現對人體健康狀況的智能化實時管理。基於能源轉換和健康監測等多重需求,越來越多的科研工作者對集多功能於一體的器件製備傾入了極大的關注度。因此,集成化設計和精控制備器件級的多功能複合材料,實現高效光熱轉換、高靈敏度生理監測、自供能器件,成為當下能源研究熱點。

基於多功能集成化器件的實際需求,萬豔芬、楊鵬團隊製備了一種具有優異光熱轉換性能的複合材料(等離激元Pd納米球與蒲公英狀Bi2S3絲球的複合材料),在相當於一個太陽的光輻照下,其吸光率高達95%,光熱轉化效率達97%,蒸發速率為1.61 kg m-2 h-1,金屬離子去除率約100%。並且基於 Bi2S3 / Pd複合材料的温差發電器件,其輸出功率為70.75μW cm-2。此外, Bi2S3 / Pd PAAH(聚丙烯酰胺/聚丙烯酸水凝膠)表現出了出色的可塑性、彈性以及穩定的應變-電壓響應,顯示了高靈敏度的傳感能力,可實時監測人體肌肉力量和關節健康狀況。該工作制備了集合太陽能蒸汽轉換,温差發電和可穿戴傳感的器件級多功能集成系統。在飛速發展的物聯網時代,該研究為自供能的多功能集成設備提供了新的設計思路和啓發。

  

圖1.基於Bi2S3 / Pd的集成多功能設備示意圖

該團隊近兩年來一直致力於通過製備性能優異的材料來為能源危機的解決提供新的思路和解決方法,前期成果以“Multi-3D hierarchical biomass-based carbon particles absorber for solar desalination and thermoelectric power generator”為題,在Journal of Materials Science & Technology(國產卓越期刊)上在線發表,論文鏈接://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.05.023 ;以及“High-absorption solar steam device comprising Au@Bi2MoO6-CDs: extraordinary desalination and electricity generation”為題,在國際能源知名期刊Nano Energy上發表,該論文入選ESI高被引論文,論文鏈接://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104298


  供稿:材料與能源學院

  編輯:李哲

責任編輯:王盡遙


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