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太原理工大學(xué)張虎林教授團(tuán)隊(duì)《ACS APM》：用于電子產(chǎn)品同時(shí)廢熱回收和熱管理的無(wú)水熱電凝膠

2023-04-01 來(lái)源：高分子科技

隨著現(xiàn)代微電子器件的尺寸和開(kāi)關(guān)頻率的提高，導(dǎo)致了巨大的功率耗散密度。然而，大部分耗散的熱能通常被浪費(fèi)掉，直接排放到空氣中而沒(méi)有被重新利用。此外，由于熱量的積累，會(huì)造成操作性能下降，壽命縮短和安全問(wèn)題。

圖1：無(wú)水熱電凝膠的設(shè)計(jì)和性能示意圖

針對(duì)上述問(wèn)題，太原理工大學(xué)信息與計(jì)算機(jī)學(xué)院張虎林教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種由DMSO/EG二元有機(jī)溶劑制備的無(wú)水熱電凝膠，顯示出特殊的溫度耐受性(-80至80 °C)和顯著的抗干燥性能(70 °C條件下12小時(shí)后保持80%的重量), 同時(shí)在廣泛的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的機(jī)械彈性和導(dǎo)電性。通過(guò)將熱電凝膠放在鋰離子電池/充電器/芯片的表面，它在進(jìn)行熱電轉(zhuǎn)換的同時(shí)作為一個(gè)導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，證明了一種同時(shí)進(jìn)行廢熱回收和熱管理的可行策略。該項(xiàng)研究為可持續(xù)綠色能源和能源安全領(lǐng)域的發(fā)展提供了新的思路。該工作以“Anhydrous Thermogalvanic Gel for Simultaneous Waste Heat Recovery and Thermal Management of Electronics”為題發(fā)表在《ACS Applied Polymer Materials》上。文章第一作者是太原理工大學(xué)碩士研究生方銳，通訊作者為山西師范大學(xué)崔小靜博士、太原理工大學(xué)張虎林教授和臺(tái)灣大學(xué)林宗宏教授，該研究得到了山西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目、山西省科技合作與交流專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目的支持。

圖2：無(wú)水熱電凝膠的力學(xué)性能

圖3：無(wú)水熱電凝膠的抗凍與抗干燥能

圖4：無(wú)水熱電凝膠的熱電性能

圖5：無(wú)水熱電凝膠的應(yīng)用展示

該成果是張虎林教授團(tuán)隊(duì)關(guān)于凝膠熱電器件研究的最新進(jìn)展之一，這項(xiàng)工作揭示了同時(shí)進(jìn)行廢熱回收和熱管理的可行策略，為創(chuàng)造用于能量回收和自供電可穿戴電子產(chǎn)品的柔性熱電材料提供了新的見(jiàn)解。在過(guò)去的兩年中，團(tuán)隊(duì)制備了一系列基于不同聚合物網(wǎng)絡(luò)和熱電化學(xué)氧化還原對(duì)的熱電凝膠器件，并致力于開(kāi)拓凝膠熱電器件的應(yīng)用場(chǎng)景。取得了一系列的研究成果，具體詳見(jiàn)：新型氧化還原對(duì)

的熱電水凝膠(Nano Energy. 2023, 106, 108077)，基于深度學(xué)習(xí)算法的嬰兒智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)(Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2204803)，太陽(yáng)能熱能收集(Nano Energy. 2022, 100, 107449)，自供電呼吸監(jiān)測(cè)策略(ACS Appl. Mater. Interfaces. 2022, 14, 48743-48751)，自供電體溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021,13, 37316)等。

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsapm.3c00481

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（責(zé)任編輯：xu）

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