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电源/性能位:2月11日

体温采集;化学逻辑;在岩石中储存能量。

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体热收集
马萨诸塞大学阿默斯特分校的化学家们发明了一种织物收集体温为活动追踪器等小型可穿戴电子设备供电。该装置的工作原理是人体温度和周围较冷空气产生的热电效应。

麻省大学阿默斯特分校的材料化学家特丽莎·安德鲁说:“我们开发的是一种廉价的蒸汽打印生物相容性、柔性和轻质聚合物薄膜的方法,这些聚合物薄膜由日常使用的丰富材料制成,覆盖在棉织物上,具有足够高的热电性能,可以产生相当高的热电压,足以为一个小设备供电。”

羊毛和棉花具有天然的低热量传输特性,这使得研究人员能够创造出热电服装,可以在热电堆上保持温度梯度,即使长时间连续穿着,也能将热量转化为电能。它还确保了导电材料随着时间的推移在电、机械和热方面的稳定性。

由特丽莎·安德鲁(Trisha Andrew)领导的材料化学家开发了一种织物,可以收集人体热量,为活动追踪器等小型可穿戴微电子设备供电。(来源:马萨诸塞大学阿默斯特/安德鲁实验室)

这种全织物热电堆是通过蒸汽打印一种导电聚合物,即持久掺磷聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT-Cl)到一种密织和一种中织形式的商用棉织物上而制成的。

志愿者的手腕、手掌和上臂辐射出的热量最多,因此研究小组制作了可在这些部位佩戴的弹性热电织物针织带。为了降低对PEDOT-Cl过敏反应的风险,接触皮肤的那一面是未涂层的。当佩戴在手上时,该表带产生的热电压大于20毫伏。

PEDOT-Cl涂层也很耐用:在温水中洗涤或磨损时,它不会破裂、分层或机械冲走。电导率基本保持不变。该团队希望这项工作将对智能服装和其他可穿戴电子产品有用。

化学逻辑
东京大学、理研研究所和北中大学的工程师们找到了一种方法来执行与逻辑运算化工设备利用电场和紫外线,一种计算方法可以在更少的热量下降低功耗。

该团队表示,这种设备的制造成本低且容易,其特点是盘状和杆状分子,在适当的条件下,它们可以自组装成螺旋楼梯状的形状,称为柱状液晶(CLC)。

在逻辑运算开始之前,研究人员将clc样本夹在两片布满电极的玻璃板之间。偏振光通过样品到达另一侧的检测器。

在其默认状态下,clc存在于一个随机定向的状态,允许光到达探测器。当电场或紫外线分别被打开或关闭时,检测到的输出保持不变。但是当电场和紫外线同时打开,然后在大约一秒钟后再次关闭时,clc以一种阻挡探测器与光线的方式排列起来。

根据研究人员的说法,如果光和暗的“输出”状态以及电场和紫外光的“输入”状态都被分配了二进制数字来识别它们,那么这个过程就有效地执行了一个逻辑与函数。

AND函数是几个基本逻辑函数之一,但对计算来说最重要的是NOT-AND函数或NAND函数。这是有待进一步研究的几个领域之一,”东京大学的博士生Keiichi Yano说。“我们也希望提高中心的速度和密度,使它们更实用。”我着迷于我们用来制造CLCs的自组装分子如何产生逻辑函数等现象。”

在岩石中储存能量
爱丁堡大学和斯特拉斯克莱德大学的地球科学家认为在北海的岩石可以为可再生能源提供一个长期的储存选择。将可再生能源储存起来以备不时之需是绿色能源部署面临的主要问题。

这一过程被称为压缩空气储能(CAES),将利用可再生能源产生的能量为产生压缩空气的电机提供动力。这些空气将在高压下储存在北海的多孔砂岩地层中,通过在岩石中钻一个深井。在能源短缺的时候,压力空气将从井中释放出来,为涡轮机提供动力,发电并网。

德国和美国的一些地方也采用了类似的在深盐洞中储存空气的方法。根据建模,研究人员表示,英国水域下面的多孔岩石可以储存大约英国1月和2月典型电力需求的1.5倍。

这个过程并不完美。有一些能量损失,往返能源效率为54-59%。这也是一个昂贵的选择,成本在0.42-4.71千瓦时之间−1

然而,该团队表示,将油井安置在靠近可再生能源的地方,如海上风力涡轮机,将使这一过程更高效、更便宜,并减少所需的海底电缆数量。更多的研究可以帮助降低成本。



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