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太原理工大學(xué)張虎林教授團(tuán)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(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(shè)計和性能示意圖


  針對上述問題,太原理工大學(xué)信息與計算機(jī)學(xué)院張虎林教授團(tuán)隊開發(fā)了一種由DMSO/EG二元有機(jī)溶劑制備的無水熱電凝膠,顯示出特殊的溫度耐受性(-8080 °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(jī)械彈性和導(dǎo)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(jìn)行熱電轉(zhuǎn)換的同時作為一個導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò),證明了一種同時進(jìn)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(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(xué)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(yīng)用展示


  該成果是張虎林教授團(tuán)隊關(guān)于凝膠熱電器件研究的最新進(jìn)展之一,這項工作揭示了同時進(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解。在過去的兩年中,團(tuán)隊制備了一系列基于不同聚合物網(wǎng)絡(luò)和熱電化學(xué)氧化還原對的熱電凝膠器件,并致力于開拓凝膠熱電器件的應(yīng)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 Energy2023106108077)基于深度學(xué)習(xí)算法的嬰兒智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)(Adv. Funct. Mater2022322204803)太陽能熱能收集(Nano Energy2022, 100, 107449),自供電呼吸監(jiān)測策略(ACS Appl. Mater. Interfaces2022, 1448743-48751),自供電體溫監(jiān)測系統(tǒng)(ACS Appl. Mater. Interfaces2021,13, 37316)等。


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

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