能源與環保

歐美研究人員合作研制成功電鰻式人造發電器官

瑞士弗里堡大學和美國密歇根大學、加利福尼亞大學的研究人員合作，受電鰻啟發，研制出一種靈活且透明的電源，可用于為可穿戴電子設備供電，如心臟起搏器、植入式傳感器，甚至假肢器官等。

為了設計一種不會引起生物排斥的電源，研究人員從電鰻中獲得了靈感。這種魚類可以通過發電細胞發出高達600V的電壓來保護自己，同時捕捉獵物。發電細胞內的電解質濃度變化會產生一種攜帶電荷的離子流，成千上萬個發電細胞串聯在一起，就累加產生了高電壓。研究人員采用由聚丙烯酰胺和水組成的4種不同的水凝膠，模擬了發電細胞的解剖結構，然后將大約2500個相同單元組合在一起。該系統可產生110V的電位差，但其總的輸出功率比電鰻所能達到的水平低2～3個數量級，因為電鰻的發電細胞更薄，電阻也更小。

研究人員稱，該人造發電器官無毒，具有良好的生物相容性。從理論上來講，其所產生的能量足以運行現有的超低功率設備，如心臟起搏器和植入式傳感器等。未來，研究人員還將進一步提高系統的性能，如通過使水凝膠膜更薄以減小電阻等。

(KX.1219)

浙江大學研制成功新型鋁—石墨烯電池

浙江大學的研究人員研制出新型鋁—石墨烯電池，僅需短短幾秒便可充電完成，循環充放25萬次后依然電力十足，并展現出了耐熱、抗寒、反復彎折不影響性能等優異特性，具有較為廣闊的應用前景。

該新型電池的正極為石墨烯薄膜，負極是金屬鋁，將兩片電池串聯在一起，就能夠點亮一組LED燈。經過測試，其石墨烯正極的比容量達到120mAh/g，在25萬次充放電循環后仍能保持91%的容量，仍具有111mAh/g的可逆比容量；同時，其倍率性能優異，快速充電可在1.1s內充滿電。該新型電池可在-40℃～120℃的環境中工作，既耐高溫，又抗嚴寒。在-30℃的環境中，其能夠實現1000次充放電性能不減，而在100℃的環境中，其能夠實現4.5萬次穩定循環。此外，該新型電池是柔性的，將其彎折1萬次后，容量可完全保持；即使電芯暴露于火焰中也不會起火或爆炸，具有較高的安全性。

目前，研究人員正在對該新型電池進行優化，以進一步提高電池性能，降低電池的制造成本，加快實現其商業化應用。

(刊 綜)

大氣環境污染監測技術與裝備國家工程實驗室啟動建設

目前我國大氣環境監測領域唯一的國家級工程實驗室——大氣環境污染監測先進技術與裝備國家工程實驗室啟動建設。

根據建設規劃，該實驗室將從應用研究、技術研發、產品開發、工藝開發著手，圍繞我國大氣環境監測和環保產業升級發展需求，以提高國產儀器設備的技術水平、增強我國大氣環境監測裝備的核心競爭力為目標，開展地基、車載（船載）、機載和星載等多平臺大氣環境監測裝備研發，突破大氣細顆粒物、氣態污染物、揮發性有機物、重金屬等污染物監測核心技術，形成共性技術研發、試驗檢測和工程化產業化開發能力；通過政產學研用協同創新，建成我國大氣環境監測關鍵共性技術創新平臺、大氣環境監測設備工程化示范基地；建成國際一流的環境監測設備高技術成果輻射基地、大氣環境監測高技術研發和人才培養基地。

該實驗室由中國科學院合肥物質科學研究院作為項目法人單位，聯合北京大學、中國環境科學研究院、中國環境監測總站、中科院大氣研究所等在國內相關技術領域最具實力的院所和企業共同組建。未來，合肥市與中科院合肥物質科學研究院還將合作共建“中國科學院合肥研究院環境產業技術研究中心”，與蜀山區合作共建“合肥中科環境監測技術國家工程實驗室有限公司”，以促進和帶動成果轉化與全國環保產業發展。

(KJ.1225)

美國AFRL開發出新型高效耐輻射太陽能電池

美國空軍研究實驗室（AFRL）的研究人員采用先進的倒置變形多結（IMM）太陽能技術研發出了新型高效耐輻射太陽能電池，能夠提高空間太陽能電池的能源效率，降低其成本。

據介紹，現代航天器通常采用多結太陽能電池，因為其多層光吸收材料能夠充分吸收特定波長的光并將光能轉換成電能。多結太陽能電池通常是在鍺基底上制備的，比硅太陽能電池具有更高的效率，并能夠更好地耐受太空輻射環境。該新型電池采用在砷化鎵材料表面倒置生長的方式制成，能夠更好地調控單層光吸收材料的性能；通過采用砷化鎵材料替代剛性基底，獲得了良好的柔性性能。因此，其比現有的多結太陽能電池更高效、更輕質，可滿足航天領域對效率和質量的要求。與已有的同樣大小的標準多結太陽能電池相比，其功率提高15%，單塊電池的光伏轉換效率超過32%。這使得研究人員可以減小太陽能電池陣列的面積和質量，為航天任務提供更多的空間和載荷。

目前，該新型電池正在進行測試，以滿足美國航空航天協會的S-111標準，計劃到2018年具備太空應用條件。 (楠 綜)

中科院化學所柔性可穿戴太陽能電池制備研究獲突破

中國科學院化學研究所的研究人員在噴墨打印制備鈣鈦礦電池器件方面取得突破，實現了比傳統工藝更環保的印刷制備方法，并在噴墨打印鈣鈦礦單晶材料方面取得了新的進展，實現了三基色鈣鈦礦發光單晶材料的印刷制備。

在上述研究的基礎上，研究人員發現，柔性鈣鈦礦器件中的界面層對鈣鈦礦層的生長和穩定性具有較大的影響，通過納米組裝—印刷方式制備的蜂巢狀納米支架可作為力學緩沖層和光學諧振腔，有效釋放器件彎折時產生的應力，從而大幅提高柔性鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率和力學穩定性。蜂巢狀納米結構還可作為支架誘導鈣鈦礦薄膜結晶，可作為光學諧振腔對整個器件進行光富集調控，從而提高器件的光吸收效率。引入蜂巢狀納米支架后，所制備的柔性鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率達12.32%。

進一步研究發現，該鈣鈦礦太陽能電池具備優異的耐彎折性，光電轉換效率高、性能穩定，可應用于柔性太陽能電池組件，廣泛適用于各類可穿戴器件。

該項研究為研發新一代可穿戴電子設備提供了新的思路和方法。

(化學所)

我國自主研發聚變裂變混合堆進入關鍵階段

由中國工程物理研究院核物理與化學研究所自主研發設計的聚變裂變混合堆項目現已完成混合堆總體概念設計及Z箍縮聚變堆芯、次臨界能源包層和燃料循環等主要分系統的概念設計，進入實驗堆關鍵技術研究階段。

聚變裂變混合反應堆可實現聚變、裂變、造钚和造氚等核反應相互支持，具有安全可靠、資源持久、環境友好、防止核擴散等特點，可將鈾資源利用率提高到90%以上。研究人員在混合堆研發過程中，在“局部整體點火”聚變靶及與之配套的負載、靶設計、靶室設計、次臨界包層設計、重頻LTD（直線變壓器驅動源）、干法后處理、余氚回收等方面取得了一系列技術突破，獲授權發明專利15項。未來，研究人員將逐步建立綜合研究平臺，對涉及的物理、技術、材料和工程問題進行系統研究、開發與驗證，逐步形成Z箍縮聚變裂變混合堆工程化應用的成套技術，為聚變能源技術盡早服務于經濟社會創造條件?；旌隙训难邪l將有利于我國慣性約束聚變能源科學、技術與工程體系的構建，促進Z箍縮直接驅動—整體點火等科技創新概念的完善，推動高增益聚變燃燒物理、高功率脈沖技術、高峰值功率次臨界堆、復雜體系氚“自持”循環等一批尖端科技的發展。

(KJ.1213)