中国科学院化学研究所有机固体实验室，北京 100190
碳基材料一直被认为是替代贵金属氧还原反应(ORR)催化剂的最有潜力的材料。其中，石墨炔作为一种新的碳同素异形体，由于同时具有sp和sp2杂化的碳原子以及单原子层厚度的二维平面结构，因此在具有碳基材料固有的导电性和稳定性的同时，石墨炔基材料表现出更高的本征电化学活性。本文综述了目前用于电化学氧还原催化的各种石墨炔基催化材料合成的最新进展和成果，并从其电子结构和催化活性等角度分析了石墨炔基碳材料在氧还原催化应用方面的优势。最后，对石墨炔基碳材料在电化学氧还原催化方面研究的前景和面临的挑战进行了概述，为实现高质量石墨炔基无机非金属氧还原催化剂的设计合成提供了新的思路。
石墨炔 催化剂 电催化 氧还原反应 能量转换 graphdiyne catalyst electrocatalysis oxygen reduction reaction energy conversion
1 先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心(佛山仙湖实验室)，广东 佛山，528200
2 武汉理工大学，材料复合新技术国家重点实验室，武汉 430070
随着国民经济的高速发展及能源消费的快速提升，能源匮乏和环境污染问题日益严重，人们越来越渴望使用环境友好而又可再生的能源。氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，可作为电能、热能的有益补充，形成多元互补融合的现代能源供应体系。但中国氢能技术起步较晚，氢电能量转化中的电解水制氢和氢燃料电池部分关键材料长期依赖进口，亟需完成国产化替代。无机非金属材料具有高化学/电化学稳定性、高强度、耐高温等特性。本文综述了其在氢电能量转化器件中催化剂及载体、离子交换膜、扩散层、双极板等领域的研究进展及亮点，指出了氢电能量转化材料发展中存在的问题，并对未来研究方向做出了展望。
氢电能量转化 电解水制氢 燃料电池 hydrogen-electricity energy conversion water electrolysis fuel cells
1 中国建材国际工程集团有限公司，上海 200063
2 玻璃新材料创新中心(安徽)有限公司，安徽 蚌埠 233000
3 中建材玻璃新材料研究院集团有限公司，安徽 蚌埠 233000
碲化镉(CdTe)薄膜太阳电池凭借制备成本低、温度系数低和弱光性能优异等优势已成为目前最具潜力的薄膜太阳电池之一，且已进入产业化快速发展阶段。尤其在光伏建筑一体化领域，显示出良好的发展趋势。就近年来CdTe薄膜太阳电池基础研究和产业化技术所取得重大突破进展及产业化现状进行了概述，系统介绍了CdTe薄膜太阳电池的基本结构和工作原理，总结了近几年来国内外科研机构对各功能层的研究内容及最新进展，最后展望了CdTe电池的发展趋势和应用前景。
碲化镉 薄膜太阳电池 光电转换效率 cadmium telluride thin-film solar cells energy conversion efficiency
1 宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室，宁波 315211
2 宁波职业技术学院应用力学研究所，宁波 315800
陶瓷的压缩破坏是一个爆炸式破碎的过程，在短时间内急剧释放大量能量，并伴随大量高速飞行碎片的产生，实验上较难获取陶瓷压缩破坏过程中碎片的飞溅速度。本文采用离散元数值模拟氧化铝陶瓷的压缩破碎过程，分析了不同应变率下产生碎片的尺寸分布、碎片的平均飞溅速度，以及试件内部不同区域碎片的速度变化规律。研究表明：（1)陶瓷的表观破坏强度以及破碎后碎片的平均飞溅速度与加载应变率正相关；（2)碎片飞溅速度与其初始位置相关，外侧碎片的飞散速度最大，随着初始位置与试件中心轴距离的减小，碎片飞溅速度逐渐减小；（3)随着加载应变率的提高，碎裂产生的碎片数逐渐增多，对应的碎片平均尺寸变小。进一步讨论了试件压缩破碎过程中的能量守恒和转换模式，并对碎片飞溅的平均速度进行了理论分析。
陶瓷 压缩破坏 离散元 碎片飞溅速度 碎片尺寸 能量转换 ceramics compressive failure discrete element fragment splash velocity fragment size energy conversion
苏州大学 功能纳米与软物质研究院, 江苏省碳基功能材料与器件重点实验室, 苏州 215000
高吸光催化剂对提高光热转换效率具有重要意义, 阵列结构光热催化剂的陷光效应有助于增强光吸收并提高光热转换效率。但是, 现有阵列基光热催化剂仍存在单位面积上活性金属负载量过低的不足, 难以满足实际应用的需求。本研究发展了二氧化硅保护的MOFs热解策略, 获得了单位辐照面积上活性金属质量可调、太阳光吸收效率超过90%的粉体钴等离激元超结构光热催化剂, 通过时域有限差分法模拟计算证实其高吸光能力源于纳米颗粒的等离子杂化效应。相比阵列基等离子体超结构催化剂, 该粉体结构的催化活性和稳定性显著增强, 在相同催化条件下, 二氧化碳转化率从0.9%提高到26.2%。本研究为非贵金属光热催化剂的实际应用奠定了基础。
光热催化 二氧化碳加氢 等离子体超结构 高吸光催化剂 光-化学能转换 photothermal catalysis carbon dioxide hydrogenation plasmonic superstructure strong light absorptive catalyst solar-to-chemical energy conversion 强激光与粒子束
2022, 34(3): 031014
中国科学院 理化技术研究所 仿生材料与界面科学重点实验室, 北京 100190
驱动器以其优良的性能和广阔的应用前景, 在软机器人、人工肌肉等领域引起了广泛的研究兴趣。通过将偶氮苯分子引入到驱动器材料中, 并基于偶氮苯分子可逆的光致异构化过程, 可以实现无接触、精确控制、低能耗的光响应驱动器。经过多年的发展, 偶氮苯液晶驱动器材料历经了从最初的聚硅氧烷类、聚丙烯酸酯类等到先进的动态酯交换网络等。驱动材料的发展进一步促进了驱动形式的多样化和功能化。偶氮苯液晶驱动器的驱动形式从简单的弯曲、螺旋、震荡到更为实用化的光控马达、提拉重物、微量液体运输等。本文总结和评述了偶氮苯液晶驱动器的发展历程、典型应用和目前存在的问题等, 最后展望了其在能源转换领域的应用前景。
光致形变 偶氮苯液晶 驱动器 能源转换 智能材料 photoinduced deformation azobenzene liquid crystal actuator energy conversion smart material
宁波大学 信息科学与工程学院,浙江 宁波 315211
目前自供电无线压电传感器网络已被广泛应用在智能家居及环境监测等领域。组成网络的每个压电传感器节点需要完成不同功耗的任务, 如数据采集、存储等低功耗任务和数据无线传输的高功耗任务。针对低功耗和高功耗任务, 该文设计了基于新型欠压闭锁电路的双模组能量收集电路, 电路具有蓄能周期短和容量大的特点, 可分别用于低功耗任务的低功耗级蓄能模组和高功耗任务的高功耗级蓄能模组, 解决了传统单模组能量收集电路因压电传感器节点工作时能量不足或充电过于频繁导致传感器网络无法正常工作的问题。实验结果表明, 采用新型欠压闭锁电路的能量收集电路最短蓄能周期仅10 min, 能量收集电路最长可驱动压电传感器节点在高功耗模式下工作52 s, 是解决自供电无线压电传感器网络能量供给问题的有效办法。
欠压闭锁电路 双模组 传感器网络 自供电 压电能量转换 under-voltage blocking circuit double module sensor network self-powered piezoelectric energy conversion
