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高效光热及净水

先进功能材料

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高效光热及净水/先进功能材料

 
 

先进功能材料

 
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专利名称 集成辐射-蒸发冷却材料及其制备方法
专利号/申请号: 202210635801.X
辐射冷却技术是一种无能量负担的被动降温技术,降温过程中不需要额外的能源消耗,是基于1900年普朗克提出的黑体辐射定律发展而来。物体无时无刻不在以热辐射的方式散发着电磁波。由于地球的大气层在8-13μm波段存在一个红外透明窗口,这就使得地球上的物体能够将自身热量以热辐射的形式穿过该透明窗口向外太空辐射,并以宇宙作为冷端来达到降温的目的。在过去的研究中,夜间应用的辐射冷却已经够能起到很好的降温效果,如将TiO2混在白色漆中涂在铝板上即可在夜间实现较好的降温。但是在白天尤其是日照强烈的正午,由于吸收的太阳辐射会大于材料发射的热辐射,在日间的辐射冷却一直面临巨大的挑战。直至最近纳米光子学的快速发展,新型光子晶体、超材料的不断出现,经过系统设计的能够日间应用的辐射冷却材料也开始问世。此外,经特殊加工设计的聚合物材料也能实现日间辐射冷却的效果。现有的日间辐射冷却技术,受普朗克定律限制,其在日间的最大净冷却功率无法超越100瓦每平米的极限,导致其制冷效果远低于现在使用的压缩机制冷技术,这极大影响了日间辐射冷却技术实际的应用。本发明提出一种集成的辐射-蒸发冷却材料,在辐射冷却的基础上,原位耦合了蒸发冷却技术。通过在具有辐射冷却效果的聚合物纤维层上,原位聚合一层多孔的亲水性高分子水凝胶,有效实现了一体化的辐射-蒸发冷却。

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专利名称 自适应的电极材料孔结构的重塑方法、电极材料及其应用
专利号/申请号: 202210068021.1
本发明公开了一种自适应的电极材料孔结构重塑方法,及其在高效铝离子存储中的应用,属于电化学储能领域。具体而言,该自适应的电极材料孔结构重塑方法是在电场力驱动下向电极材料的特征孔内逐渐嵌入起支柱作用的离子,从而使电极材料在不断适应离子存储要求的同时完成自身孔结构的重塑。孔结构重塑后的电极材料既能有效容纳大尺寸的溶剂化Al3+,同时又能对溶剂化Al3+离子进行最为致密的存储,从而使电极材料表现出超高的体积比容量。同时,该自适应的电极材料孔结构重塑方法具有很好的普适性,可实现石墨烯、MXenes等典型纳米材料各种形态宏观组装体材料的孔结构重塑,对高性能铝离子电容器的开发具有重要的科学价值和现实意义。

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专利名称 MXenes拓扑结构的调控方法、MXenes凝胶膜电极和储能器件
专利号/申请号: 202210067100.0
本发明公开了一种二维过渡金属碳氮化物(MXenes)拓扑结构的调控方法及其在高性能铝离子超级电容器/电池中的应用,属于二维纳米材料和电化学储能器件的交叉领域。本发明以MXenes纳米片为前驱体,通过强碱刻蚀打破其对称性和自范性,从而诱导其从平面型拓扑结构转变为褶皱型拓扑结构,进一步对其进行真空抽滤组装便可得到具有开放孔结构的MXenes凝胶膜电极。采用所述方法制备的MXenes凝胶膜电极,其层间结构既能有效容纳溶剂化铝离子,同时又能保证对溶剂化铝离子进行最为致密的存储。将此MXenes凝胶膜电极用作摇椅式铝离子电容器负极材料时,表现出了超高的体积比容量和优异的倍率性能,实现了三价铝离子基电化学储能器件综合性能的协同提升。

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专利名称 一种双层聚电解质膜
专利号/申请号: ZL 202110386515.X
本发明公开了一种仿生异质结构的双层聚电解质膜制备方法、异质聚电解质膜、发电机及错位有序堆叠的规模化集成技术。由于不对称的带电脂质分布,脂质双层膜可以表现出跨膜电位。受到不对称脂质双层膜的结构的启发,该仿生双层聚电解质膜是由一层是由一层聚阳离子和一层聚阴离子形成。双层聚电解质膜上下两层呈现相反带电的可迁移离子,从而在离子浓度差的驱动下会促使相反带电的可迁移离子定向扩散,从而产生电能。一对导电碳胶带电极和双层聚电解质膜通过类似三明治结构组装得到单个发电机。由于单个发电机优异的机械柔性和可裁切的特性,借助高精度的激光加工手段,发电机单元可以通过错位有序堆叠实现大规模集成。集成器件的电压输出随着串联单元的数量线性增加,实现了上千伏的产电输出。集成的发电机可以进一步通过折纸技术进行变形,实现小型化和选择性供电功能。

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专利名称 石墨烯基有序高密度多孔碳及其制备方法和应用
专利号/申请号: ZL 201910351686.1
本发明公开了一种石墨烯基有序高密度多孔碳的制备方法,并证明了其良好电化学储能应用潜力。本发明所采用的“先取向、再还原、最后致密化”的方法能有效平衡石墨烯基多孔碳的孔隙率和堆积密度,同时能在高度致密化的石墨烯基多孔碳内部引入垂直取向的有序孔道结构,从而在保证材料高堆积密度的前提下大大减小材料内部的孔隙曲折度,缩短离子在电极材料内部的传输距离。该方法可适应多种材料的制备环境,制备条件可在大范围内进行调控,非常适合工业化放大和大规模制备;所得的石墨烯基有序高密度多孔碳兼具高密度和高孔隙率的特性,可广泛适用于多种电化学储能器件中。用作电极材料时,石墨烯基有序高密度多孔碳能表现出超高的体积比容量和优异的倍率性能,可实现电化学储能器件能量密度和功率密度的协同提升。

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