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太原理工大學張虎林教授團隊《ACS APM》：用于電子產(chǎn)品同時廢熱回收和熱管理的無水熱電凝膠
2023-04-01  來源：高分子科技

  隨著現(xiàn)代微電子器件的尺寸和開關(guān)頻率的提高，導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掉，直接排放到空氣中而沒有被重新利用。此外，由于熱量的積累，會造成操作性能下降，壽命縮短和安全問題。


圖1：無水熱電凝膠的設計和性能示意圖


  針對上述問題，太原理工大學信息與計算機學院張虎林教授團隊開發(fā)了一種由DMSO/EG二元有機溶劑制備的無水熱電凝膠，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小時后保持80%的重量), 同時在廣泛的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的機械彈性和導電性。通過將熱電凝膠放在鋰離子電池/充電器/芯片的表面，它在進行熱電轉(zhuǎn)換的同時作為一個導熱網(wǎng)絡，證明了一種同時進行廢熱回收和熱管理的可行策略。該項研究為可持續(xù)綠色能源和能源安全領域的發(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碩士研究生方銳，通訊作者為山西師范大學崔小靜博士、太原理工大學張虎林教授和臺灣大學林宗宏教授，該研究得到了山西省自然科學基金項目、山西省科技合作與交流專項項目的支持。 


圖2：無水熱電凝膠的力學性能 


圖3：無水熱電凝膠的抗凍與抗干燥能 


圖4：無水熱電凝膠的熱電性能


 圖5：無水熱電凝膠的應用展示


  該成果是張虎林教授團隊關(guān)于凝膠熱電器件研究的最新進展之一，這項工作揭示了同時進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解。在過去的兩年中，團隊制備了一系列基于不同聚合物網(wǎng)絡和熱電化學氧化還原對的熱電凝膠器件，并致力于開拓凝膠熱電器件的應用場景。取得了一系列的研究成果，具體詳見：新型氧化還原對的熱電水凝膠(Nano Energy. 2023, 106, 108077)，基于深度學習算法的嬰兒智能監(jiān)護系統(tǒng)(Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2204803)，太陽能熱能收集(Nano Energy. 2022, 100, 107449)，自供電呼吸監(jiān)測策略(ACS Appl. Mater. Interfaces. 2022, 14, 48743-48751)，自供電體溫監(jiān)測系統(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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（責任編輯：xu）
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