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宾夕法尼亚大学杨澍教授团队 Sci. Adv.:液晶弹性体/锆钛酸铅柔性热释电能量收集器

高分子科技  · 公众号  · 化学  · 2025-02-17 12:08
    

主要观点总结

近日,宾夕法尼亚大学Shu Yang研究团队在《Science Advances》发表了关于柔性热释电能量收集器的研究论文。该论文报道了一种新型的柔性热释电能量收集器,利用液晶弹性体(LCE)和锆钛酸铅(PZT)纳米颗粒的复合材料,通过二次热释电效应显著提高了能量转换性能。该器件可有效收集环境温度波动中的热能,为未来的可穿戴电子设备和自供能系统提供了新的可能性。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

全球能源短缺和可再生能源利用需求增长,如何高效地回收和利用环境中的废热成为科研热点。

关键观点2: 研究成果

研究团队利用液晶弹性体(LCE)和锆钛酸铅(PZT)纳米颗粒的复合材料,提出了一种新型的柔性热释电能量收集器。该器件通过二次热释电效应显著提高了能量转换性能,总热释电系数 p 为 -4.01 nC·cm⁻²·K⁻¹。

关键观点3: 实验证据

实验表明,该器件能够固定边界条件下的单畴LCE/PZT复合材料表现出最优的热释电性能。在最高加热速率下,固定单畴LCE/PZT样品的短路电流和开路电压分别达到2.81 nA和6.23 V。

关键观点4: 应用演示

该能量收集器能够在短时间内为电容充电并为LED供电。在循环测试中,设备显示出良好的稳定性和可重复性。

关键观点5: 研究意义

本研究通过引入LCE柔性基体,成功增强了PZT纳米材料的热释电效应,为开发高效柔性热能收集器提供了新思路,并在可穿戴设备、无线传感器、智能电子皮肤等领域具有应用潜力。


文章预览

点击上方 “ 蓝字 ” 一键订阅 近日, 宾夕法尼亚大学 Shu Yang ( 杨澍 ) 研究团队在《 Science Advances 》发表了题为《 Flexible pyroelectric energy harvesters from nanocomposites of liquid crystal elastomers/lead zirconate titanate nanoparticles 》的研究论文 ( Sci. Adv.   2025 ,  11, eadt6136 ) ,报道了一种新型的柔性热释电能量收集器。该器件利用液晶弹性体( LCE )和锆钛酸铅( PZT )纳米颗粒的复合材料,通过二次热释电效应显著提高了 能量转换性能,总 热释电系数 p   为 -4.01 nC·cm⁻²·K⁻¹ 。实验表明,该器件可有效收集环境温度波动中的热能,并成功驱动 LED 等电子器件,为未来的可穿戴电子设备和自供能系统提供了新的可能性。 论文的共同第一作者为宾夕法尼亚大学博士生 S hangsong  Li ( 李尚松 )   和博士 Yuchen  Wang (王宇晨) 。 在全球能源短缺和可再生能源利用 ………………………………

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