新型气凝胶材料彻底改变电子设备安全|太阳能_新浪财经

由于基于神经网络气凝胶的复合材料相变材料的仿生设计，微波吸收和热管理都得到了提高，并且在较冷的气候下，太阳能热转换可用于加热设备以进行正常启动，并使设备更接近最佳性能温度。　　北京师范大学的研究人员开发了一种先进的电子设备屏蔽材料，可增强热管理、太阳能热转换和微波吸收，有望提高复杂电子产品的性能和安全性。　　随着电子设备的发展，它们被设计为执行越来越多的功能，这在手机、平板电脑和手表等日常用品以及工业设备中很明显。但是，这种复杂性的增加可能会导致性能和安全问题。设备过热或微波辐射等问题不仅会带来健康风险，还会降低性能并破坏其他设备的功能。　　北京师范大学的科学家一直致力于使用多功能复合相变材料（PCM）为电子设备构建屏蔽，以解决这些性能问题。相变材料是通过组合不同类型的元素制成的人造材料，可以创造出具有特定目的驱动特性的新材料。在这种情况下，研究人员正在寻求改善电子设备中的热管理、太阳能热转换和微波吸收。　　他们利用受生物系统启发的工程学和仿生设计，构建了一种受神经网络启发的气凝胶，可提高热管理效率和吸收微波发射。研究成果与应用　　北京师范大学先进材料研究所研究员陈晓表示：“我们开发的功能集成复合材料相变材料为高度集成和小型化的电子设备在复杂多变的户外环境中提供了前景。”　　这项研究于4月3日发表在Nano Energy Research上。　　为了确保它具有必要的特性：改进的热管理，优化散热和储热，太阳能热转换，允许设备在寒冷环境中加热以正常启动，以及微波吸收，研究人员非常仔细地选择了将纳入他们的新气凝胶屏蔽的元素。由于空间限制，他们无法将不同的材料分层，因此他们需要创建具有所有必要特性的新复合材料。材料成分和特性　　研究人员知道，热增强的相变材料具有存储和释放大量能量作为潜热的能力，它们被广泛认为能够确保精确的温度控制。当温度从固体变为液体时，这些复合材料会发生相变，从而增加可用的储热量，并且当温度冷却时，液体会恢复为固体。然而，虽然纯相变材料在太阳能热转化中没有显示出前景，但“细菌纤维素”（BC）是一种非常理想的天然生物质，因为它具有许多优点，包括生物降解性、低成本、高纯度、可再生性、易于改性和功能化。BC衍生的碳纳米纤维通过高温碳化被认为是一种很有前途的太阳能热材料。　　另一个要素将用于解决微波发射问题。“最近对微波吸收的兴趣集中在金属有机框架上，因为它们具有出色的孔隙率、可调节的孔隙结构和高比表面积，”北京科技大学材料科学与工程学院的王戈说，“大量研究表明，多孔网络结构不仅为吸收PCM提供了较大的比表面积，而且还通过散射或多次反射耗散了微波能量。”　　最后，将材料包裹在石蜡中，石蜡可以发生相变，作为一种蓄热方法。然后对最终材料进行测试，以了解复合混合气凝胶保持所需特性的程度。　　在测试太阳能—热转换以确定复合材料在较冷气候下储存太阳能以加热设备的能力时，基于气凝胶的复合相变材料显示出超过90%的宽带和全光谱吸收。它将太阳能转化为热能，效率超过95%，储热容量为122.19 J/g。最后，在测试微波吸收时，入射电磁波被气凝胶基复合相变材料有效吸收。　　研究人员得出结论：“我们的仿生制造的高性能和功能集成的基于气凝胶的复合相变材料具有热管理、太阳能热转换和微波吸收功能，在克服电子设备的过热或过冷和EMI方面显示出良好的前景。”陈晓说。（航柯）