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近日,中科院苏州纳米所研究员陈韦课题组与中科院化学所李玉良院士以及香港理工大学陶肖明教授等团队合作,设计制备了一种基于石墨炔新材料的电化学驱动器,并从石墨炔材料微观分子驱动机制的发现,到宏观驱动器件的高能量转换效率驱动特性,开展了全面系统的研究。相关成果已发表在《自然—通讯》杂志上。
仿生人工肌肉材料是20世纪90年代迅速发展起来的一类新型智能材料,正不断地掀起全球科学家的研究热潮,在航空航天、仿生机器人以及生物医疗等工程领域具有重要的应用价值。
其中,离子聚合物—金属复合材料(IPMC),也称为电化学驱动器,是一种典型的仿生人工肌肉材料。它是由两层电极与离子聚合物组装而成的三明治结构,在电场作用下,依靠离子在电极界面的可逆脱嵌过程,实现电能与机械能的转换。因其低电压驱动、柔性大变形等特性,在软体机器人、智能穿戴以及医疗器械等方面的应用前景广阔。
目前学术界公认的IPMC材料驱动机制是电容致动机理,在驱动电压刺激下,一定数量的离子在电极层中的预膨胀、嵌入、嵌出,引起电极材料的可逆膨胀与收缩效应,这种效应导致了驱动器的宏观应变。换言之,电极材料储能越大,驱动效应越强。
基于此机制,各种高储能的纳米材料都被尝试用作IPMC电极,驱动性能相比于传统IPMC材料得到大幅提升,但是较实际应用仍然存在较大的差距,曾经一度成为人们难以理解的困惑。究其原因,储能与驱动性能之间并不总是正相关的,它们之间存在一个能量转换效率的问题。
经过大量的调研与探索,科研团队发现,电极的能量转换效率主要由材料的电学特性、孔道构型、分子结构以及力学特性等复杂因素决定。因此,想要在驱动性能和应用上取得突破,就必须发展新型纳米结构活性材料,探索新的储能—转换机制。
科研团队提出并实验验证了一种新型分子驱动机制——石墨炔烯炔互变效应,该机制完全不同于传统的电容驱动机制,它是基于可逆配位转换效应引起的材料结构变化。“由于常规检测手段(如拉曼、红外等)难以捕捉这一分子尺度的配位转换效应,于是,我们创造性地利用高灵敏的原位和频共振光谱技术,从实验上验证了这一分子驱动机制。”
陈韦解释道,正是由于这种活性功能单元的作用,石墨炔IPMC柔性电极不仅表现出优异的电化学储能特性,同时,也表现出电—机械能量转换能力。石墨炔驱动器比电容高,倍率特性良好,换能效率远高于同类电化学换能器件,能量密度与哺乳动物生物肌肉能量密度相当,将电化学驱动器的性能提升到了一个新的水平。
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为面向国家重大需求,践行国家新材料自立自强新战略,着力解决关键战略材料领域的“卡脖子”核心问题,以及新材料研发、应用、需求脱节的问题,进一步促进石墨烯产业迈向高质量发展新阶段,由石墨烯产业技术创新战略联盟(CGIA)和国家石墨烯创新中心联合主办的“2024年中国国际石墨烯创新大会”将于2024
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2024年11月4日,广东省惠州市博罗县200MW/400MWh独立共享储能电站项目用地成功摘牌。该项目选址位于博罗县石湾镇,由惠州亿纬锂能股份有限公司投资建设,是博罗县首个电化学独立共享储能电站示范项目。项目情况博罗县200MW/400MWh独立共享储能电站项目,计划总投资4亿元,用地面积约38.65亩(25767平方
10月29日,珠海市科技创新局发布《关于认定2024年度珠海市重点实验室、新型研发机构的通知》,经评审和实地考察等程序,科创储能通过2024年度珠海市重点实验室的认定(企业类),核准的实验室名称为珠海市全栈式电化学储能重点实验室。珠海市重点实验室,是珠海市组织高水平基础研究和应用基础研究、聚
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11月15日,财政部税务总局调整出口退税政策,明确将光伏、电池、部分非金属矿物制品的出口退税率由13%下调至9%。其中附件显示,锂离子电池、锂电池组、全钒液流电池都在此范围。原文如下:关于调整出口退税政策的公告财政部税务总局公告2024年第15号现就调整铝材等产品出口退税政策有关事项公告如下:
北极星电池网获悉,10月30日,位于美国密苏里州弗雷德里克敦的一家大型电池回收厂发生爆炸。据悉,火灾是在CriticalMineralRecovery拥有的一家锂离子电池加工厂引发的,报道显示没有人员伤亡。该公司网站显示,这座工厂占地225000平方英尺,主要用于回收来自全球电池制造商、汽车OEM、电池经销商、回收
11月11日,工信部发布电子行业54项行业标准报批公示,其中包括《储能用钛酸锂锂离子电池电性能规范》、《锂离子电池管理系统技术规范》、《电力系统用压接式绝缘栅双极晶体管(IGBT)门类规范》、《便携式光伏组件》、《锂离子电池电解液中金属杂质含量测试方法》等标准。原文如下:电子行业54项行业标
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2024年10月,国际航空运输协会(IATA)发布了第66版DGR(危险品规则),从2025年1月1日起,第66版IATA危险品条例(DGR)和第12版锂电池运输条例(LBSR)正式生效。2026年1月1日起,航空运输时,与由锂离子电池供电的设备和车辆包装在一起的锂离子电池将需要在电池处于较低的充电状态下进行航空运输。这些变
近期,澳大利亚新南威尔士州(NSW)公平交易部宣布,从2025年2月起,将对用于电动移动设备中的锂离子电池实施新的强制性安全标准。这些标准旨在通过降低这些产品相关的火灾风险来增强消费者安全。具体来说,以下电动移动设备及其使用的锂离子电池现在被视为2017年《燃气和电力(消费者安全)法》下的“
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北极星储能网获悉,10月21日,北京市房山区人民政府发布北京卫蓝高性能固态锂离子电池量产建设项目于近日开工。消息显示,北京卫蓝高性能固态锂离子电池量产建设项目位于窦店镇新城组团FS00-0308街区0030地块,总建筑面积约为11.23万平方米,包含12栋建筑单体。一期项目总建筑面积约为4.2万平方米,重
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