碳納米管高分子複合材料中的電熱相互作用及套用研究

《碳納米管高分子複合材料中的電熱相互作用及套用研究》是依託清華大學，由劉長洪擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：碳納米管高分子複合材料中的電熱相互作用及套用研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：劉長洪
• 項目類別：面上項目

項目摘要

本項目組前期的研究發現，碳納米管複合材料中存在著獨特的電-熱和熱-電相互作用。可以由電信號激勵產生快速電熱致動反應，也存在一個通過特殊機制獲得具有高性能新型熱電材料的全新途徑。不論是電-熱還是熱-電作用，都可以使碳納米管複合材料表現出優異的新性能。這些性能如果加以深入研究和利用，可以使碳納米管複合材料具有更重要更廣闊的套用前景。這種獨特性與碳納米管特有的結構和性能有關，是碳納米管複合材料所特有的。因此，研究碳納米管複合材料中的電-熱相互作用具有重要的科學意義和實際套用前景。而這一課題在國際上還是嶄新的研究內容。本項目的目的就是在前期工作的基礎上進一步發現碳納米管複合材料中的電-熱相互作用現象，認識其中電-熱相互作用的規律，歸納總結理論並加以利用。

結題摘要

碳納米管複合材料中存在著獨特的電熱和熱電現象。在該項目支持下,我們分別對探討碳納米管複合材料中電致發熱現象和規律，熱電現象和規律，以及利用碳納米管複合材料中的電熱相互作用規律設計新型碳納米管複合功能材料器件進行了研究。我們通過不懈努力，設計實現了全新的納米管基高性能智慧型電熱致動材料。在實現大變形、低電壓驅動、和超快反應速度的基礎上，我們構建了負重步行機器人，電熱控制曲率的凸面鏡（凹面鏡）等器件。我們實際製備了新型的太陽能光熱電轉換裝置。在自然光照射下，且不使用任何聚光器或集熱器的情況下,單元器件的整體能量功率轉換效率為2.1%。這項工作提供了一個可大規模套用的太陽能轉換的簡易方法。另外，在智慧型熱流調控器件，新結構儲能器件等方面都有重要創新進展。這些研究為碳納米管複合材料開拓了更重要更廣闊的套用前景。結合本項目發表在Nano Letter, ACS Nano, Nano Energy等SCI影響因子大於6的刊物上的標註論文(申請人為通訊作者)有10篇 ,申請專利多項。圓滿完成了項目計畫研究內容和預期成果。