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苏州大学团队揭示微型核电池新突破:能量转换效率提升近8000倍

发布日期:2025-12-20  浏览次数:

  

苏州大学团队揭示微型核电池新突破:能量转换效率提升近8000倍(图1)

  近日,苏州大学的研究团队在微型核电池技术领域取得了突破性进展,成功将能量转换效率提升近8000倍,展示了这一领域的巨大潜力和未来发展方向。微型核电池是一种利用放射性同位素衰变能量转换成电能的装置,具备超长使用寿命和稳定性,尤其适用于传统电池难以胜任的应用场景,如远程传感器、医疗植入物及深空探索等。

  放射性同位素能够在极端环境下输出稳定的电力,其衰变不受温度、压力和磁场等外界因素的影响。然而,传统微型核电池的效率往往受到自吸收效应的限制,尤其是在处理拥有超长半衰期且高达兆电子伏特的锕系核素时。这一技术瓶颈在很大程度上阻碍了微型核电池的实用化进程。

  苏州大学放射医学与辐射防护国家重点实验室的王殳凹教授和王亚星团队,本着突破传统的思路,联合多所高等院校与研究机构,提出了一种名为“内置能量转换器”的先进模型。该模型通过将锕系元素(如243Am)与发光的镧系元素(如Tb3+)进行分子层级的耦合,构建一个高效的内置能量转换系统。这种设计不仅优化了能量的捕获和转化过程,还确保了核素的有效使用。

  实验结果表明,在仅使用不到10µCi的243Am情况下,内置能量转换器中观察到了由锕系核素内辐照诱导的自发光现象,这一现象的产生为能量转化开辟了一条新路径。通过将自发光能量转化为电力输出,研究团队成功实现了创纪录的0.889%能量转换效率,同时单位活度功率达到了139μW·Ci-1,远超以往设计。

  这一成果不仅展示了微型核电池在技术上的飞跃,也为锕系核素的非核燃料循环资源化利用提供了重要启示。事实上,锕系核素是核废料中长期放射性的主要源头,通过转化这些核素为微型核电池的能源,可以有效减少放射性废物造成的环境压力,实现真正意义上的资源回收与再利用。这一研究成果发表于国际知名期刊《自然》,进一步验证了其在学术界的影响力与实用价值。

  从更广泛的角度来看,微型核电池的高效能量转化技术也有可能为未来电力系统的创新带来灵感。随着对小型、持久和高效电源需求的增长,微型核电池有望在多个行业领域得到应用。例如,在遥感、医疗及国防等高耗能的领域,它们可以提供持久的电力支持。这一技术的提高,恰逢全球对清洁能源日益增长的关注,使得微型核电池的研究变得愈加重要。

  随着研究的深入,未来可能还会有更多针对不同核素及结构设计的探索。例如,结合AI技术进行精确模拟和预测,将进一步推动微型核电池的设计优化。而人工智能在电池管理系统中的应用也将提升微型核电池的综合效能,确保电池在实际使用中的安全性和稳定性。

  总体来看,苏州大学团队的创新为微型核电池技术的未来开辟了新视野,值得各界高度关注与期待。同时,我们也鼓励行业内外的科研人员把握这一技术浪潮,借助人工智能等前沿科技,推动能源技术的持续进步。

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