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题名磁场诱导梯度水凝胶的制备及其致动性能研究
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作者
张伟腾
郑奥
从怀萍
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机构
合肥工业大学化学与化工学院
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出处
《现代化工》
CAS
北大核心
2025年第1期170-177,共8页
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基金
中央高校基本科研业务费专项资金(JZ2023YQTD0074)。
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文摘
采用酸刻蚀和高温热分解法合成了2D超顺磁性Fe_(3)O_(4)-MXene纳米片,以Fe_(3)O_(4)-MXene纳米片和聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)为原料开发了一种各向异性梯度水凝胶致动器。结果表明,Fe_(3)O_(4)-MXene纳米片在水凝胶前溶液中垂直向下移动,产生增量含量梯度,交联固定后得到各向异性梯度的网络结构。水凝胶在厚度上形成不同尺寸的孔径,在远离磁体的一侧孔具有相对较大的尺寸,约有50μm,在靠近磁体附近尺寸逐渐减小到约5μm。Fe_(3)O_(4)-MXene纳米片赋予水凝胶优异光热效应,在近红外光的照射下能够实现多种可逆的形状变化和仿生软机器人的功能。
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关键词
Fe_(3)O_(4)-MXene磁性纳米片
N-异丙基丙烯酰胺
光聚合
梯度水凝胶
软机器人
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Keywords
Fe_(3)O_(4)-MXene magnetic nanosheets
N-isopropylacrylamide
photopolymerization
gradient hydrogel
soft robots
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分类号
TQ33
[化学工程—橡胶工业]
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题名热能-盐差能联合产电提升离子热电材料输出电压
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作者
杨浩
王一凡
黄倩
黎川渝
王磊
李静
孙宽
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机构
重庆大学能源与动力工程学院
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出处
《有色金属(中英文)》
2025年第11期2082-2090,共9页
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基金
国家重点研发计划(2022YFB3803300)
国家自然科学基金资助项目(52021004,62474026)
重庆市自然科学基金(CSTB2024NSCQMSX1215)。
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文摘
热电材料作为一种可以直接将热能转变为电能的能源材料,在低品位废热回收方面极具潜力,其中离子热电材料由于具有mV·K^(-1)级别的高塞贝克系数而受到广泛关注。为了提高离子热电材料的输出电压,将其他种类的能量利用方式与离子热电结合通常是一种有效方式。本文在PVA水凝胶上表面一侧滴加PSSNa聚电解质溶液,通过凝胶中存在的初始离子浓度差异实现了将盐差能发电和离子热电耦合进行联产产电。通过相应的表征手段对其进行机理验证,结果显示虽然初始浓度差异导致Na^(+)扩散,但PSS-聚阴离子被限制在凝胶一侧,从而诱导了巨大的盐差能电压贡献。通过自制测试平台进行电压测试,证明了其优异的电压输出性能,发现仅在2 K的温差下就可以得到约43 mV的电压。通过一系列对照实验分析了盐差能的具体贡献,结果表明,在未施加温差下,仅仅盐差能就可以贡献约26 mV的电压,同时盐差能的耦合还可以增加凝胶的塞贝克系数。进一步通过将PSSNa更换为PSSH探索了阳离子体积电荷密度对联产产电性能的影响,发现增大阳离子体积电荷密度导致电压输出由p型转变为n型。傅里叶变换红外测试显示H^(+)和Na^(+)都存在与PVA中羟基的结合作用,而更大的体积电荷密度指向更强的结合作用并对应了更大的负电压趋势,以此建立了离子体积电荷密度和联产电压之间的规律,并通过PVA/PAAK材料的测试验证了这个规律。最后,对PVA/PSSH材料的电压性能影响因素进行了探究,发现输出电压与电解质浓度相关而与电解质体积无相关性。研究对提升离子热电材料输出电压,推进其实用化进程具有重大意义。
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关键词
离子热电
盐差能
热电水凝胶
离子体积电荷密度
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Keywords
ionic thermoelectricity
salinity gradient energy
thermoelectric hydrogel
ionic volume charge density
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分类号
TM617
[电气工程]
TM619
[电气工程—电力系统及自动化]
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