《從太陽能到機械能-基於液晶彈性體的太陽跟蹤裝置》是依託清華大學，由吉岩擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：從太陽能到機械能-基於液晶彈性體的太陽跟蹤裝置
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：吉岩
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬設計製備可將普通太陽光直接轉化為機械功的新型碳納米管-液晶彈性體複合材料，以此構築無需電能輸入、結構簡單、可有效提高光伏系統效率的向日葵式太陽跟蹤裝置。為實現此目標，本項目一方面通過調節液晶彈性體化學結構、改善碳納米管的排列等化學和物理方式，賦予液晶彈性體對普通太陽光的回響能力；另一方面，本項目從分子設計出發、合成熱塑性液晶彈性體，解決材料難製備的瓶頸。在此之上，最佳化材料的綜合性能，製備可將太陽能直接轉化為機械能、易加工成型的液晶彈性體新材料。太陽跟蹤裝置可使光伏系統產電能力提高10-100%。但目前太陽跟蹤裝置本身耗電嚴重且結構複雜。本項目的研究將不僅能夠消除此缺陷、促進太陽跟蹤器的研發與套用、提高光伏系統效率，還將為充分利用可再生能源提供無需能量存貯、直接利用太陽能做功的新材料和新途徑。
結題摘要
本項目試圖通過合理的分子設計，合成易加工的液晶彈性體，在此基礎上，引入碳納米管，得到光回響的智慧型材料，並探索利用此複合材料，製備可隨太陽位置變化不斷轉變方向的器件的可能性。 項目執行期間,主要研究內容有二，一是設計合成易成型的液晶彈性體；二是製備光回響碳納米管液晶彈性體複合材料並提高其性能。 重要結果及其科學意義如下： 1. 將酯交換反應引入液晶彈性體，合成了含動態酯鍵的液晶彈性體，此彈性體可高溫下模具成型，得到具有熱致形變功能的液晶彈性體驅動器，材料可反覆成型並回收。 2. 採用自具微孔的高分子作為分散劑，將碳納米管分散在上述新型液晶彈性體中，所得複合材料具有光致形變的功能，並可通過光進行加工，獲得多種三維能動結構，這些結構還可通過光焊接、癒合等進行維修；同時，材料具有很好的低溫相容性，在低溫下，仍舊能夠通過光照，進行材料焊接、重塑形、癒合等。 3. 針對碳納米管易聚集的問題，在解決其分散的同時，探索了採用具有光致生熱效果的其它材料替代碳納米管的可能性，將聚多巴塗層、苯胺寡聚物、鈣鈦礦等用於形狀記憶高分子，賦予材料光回響的性質。
