深大陳光明/梁麗榮、杭師大湯龍程 Sci. Bull.綜述：熱電/熱電池用于火災預警
2024-01-18 來源：高分子科技
火災是威脅人類生命和財產安全的主要災害之一，隨著現代輕質可燃物的大規模應用，火災安全的預警與防護更加嚴峻。因此，開發可靠的火災預警系統對火災的有效檢測和監控非常重要。根據作用機理，可以將目前的火災預警材料分為氣體/煙霧傳感器、熱敏電阻材料、熱致變色、熱致形變/相變和熱電材料等。其中，熱電材料基于獨特的熱-電相互轉換特性、電信號與溫差之間的良好線性關系以及自供能能力等，引起極大關注。近期，深圳大學陳光明特聘教授課題組聯合杭州師范大學湯龍程教授在《Science Bulletin》上發表了題為《Thermoelectrics and thermocells for fire warning applications》的綜述論文，系統總結評述了熱電火災預警材料的研究現狀及未來趨勢。深圳大學2022級博士生丁招福為第一作者，深圳大學陳光明特聘教授、梁麗榮助理教授和杭州師范大學湯龍程教授為共同通訊作者。
圖1. 火災演變的過程
圖2. 目前主要的火災預警系統類別
本文中，從熱電材料的機理出發，詳細介紹了三種熱電轉換機制（圖3）：固態材料主要是溫差下電子/空穴擴散濃度差產生電壓的機制，稱為電子（e-TE）熱電，液態和凝膠態中的溫差作用下離子熱擴散效應產生的濃度差帶來的電勢差（Soret效應）稱為離子熱電（i-TE），而由于熱、冷電極表面發生氧化-還原反應帶來的電勢差稱為熱電池（TEC），也稱為熱化學電池等。隨后，根據材料的維度，分別詳細討論了一維、二維和三維材料的制備和器件組裝技術的發展。接著，按照熱電轉換機制的三種機制分類，重點介紹了基于不同機理的熱電火災預警的最新進展。在本文的最后，提出了該領域目前存在的一些挑戰，并對其研究前景進行了展望（圖4）。
圖3. 熱-電轉換火災預警的機理
圖4. 智能熱-電轉換火災預警展望
文章信息：Zhaofu Ding, Chunyu Du, Wujian Long, Cheng-Fei Cao, Lirong Liang*, Long-Cheng Tang*, Guangming Chen*. Thermoelectrics and thermocells for fire warning applications.Sci. Bull. 2023.
https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.08.057
版權與免責聲明：中國聚合物網原創文章。刊物或媒體如需轉載，請聯系郵箱：info@polymer.cn，并請注明出處。
（責任編輯：xu）
相關新聞
- 南科大郭旭崗教授/孫維朋博士 Angew：基于簡單的醌式聚合物半導體具有可調的極性和高的n型熱電性能 2025-05-01
- 太原理工張虎林教授 JMCA：深度學習輔助的透氣熱電水凝膠陣列用于自供電心理監測 2025-03-20
- 中國科大陳立鋒教授課題組 Adv. Mater.: 抗干燥、抗凍和機械魯棒性的高性能三元凝膠熱電池 2025-03-07
- 武漢紡織大學于志財/何華玲團隊 Carbohyd. Polym.：海藻酸鹽基多功能多孔材料 - 可“火災預警”的智能保溫防護甲 2025-04-13
- 南昆大王浩教授/中科大余彬教授/杭師大湯龍程教授《ACS Nano》：氧化石墨烯基超分子納米防火/預警材料 2022-12-08
- 江南大學付少海教授/香港城市大學胡金蓮教授 CEJ：多酚橋接的柔性阻燃酪蛋白/MXene復合材料用于可重復的接觸/非接觸火監測 2022-11-10
- 瞿金平院士/盧翔副教授團隊《Adv. Sci.》: 相變反饋和簡單折紙策略提升發電和電磁屏蔽效率 2023-03-30
