能源与环保

欧美研究人员合作研制成功电鳗式人造发电器官

瑞士弗里堡大学和美国密歇根大学、加利福尼亚大学的研究人员合作，受电鳗启发，研制出一种灵活且透明的电源，可用于为可穿戴电子设备供电，如心脏起搏器、植入式传感器，甚至假肢器官等。

为了设计一种不会引起生物排斥的电源，研究人员从电鳗中获得了灵感。这种鱼类可以通过发电细胞发出高达600V的电压来保护自己，同时捕捉猎物。发电细胞内的电解质浓度变化会产生一种携带电荷的离子流，成千上万个发电细胞串联在一起，就累加产生了高电压。研究人员采用由聚丙烯酰胺和水组成的4种不同的水凝胶，模拟了发电细胞的解剖结构，然后将大约2500个相同单元组合在一起。该系统可产生110V的电位差，但其总的输出功率比电鳗所能达到的水平低2～3个数量级，因为电鳗的发电细胞更薄，电阻也更小。

研究人员称，该人造发电器官无毒，具有良好的生物相容性。从理论上来讲，其所产生的能量足以运行现有的超低功率设备，如心脏起搏器和植入式传感器等。未来，研究人员还将进一步提高系统的性能，如通过使水凝胶膜更薄以减小电阻等。

(KX.1219)

浙江大学研制成功新型铝—石墨烯电池

浙江大学的研究人员研制出新型铝—石墨烯电池，仅需短短几秒便可充电完成，循环充放25万次后依然电力十足，并展现出了耐热、抗寒、反复弯折不影响性能等优异特性，具有较为广阔的应用前景。

该新型电池的正极为石墨烯薄膜，负极是金属铝，将两片电池串联在一起，就能够点亮一组LED灯。经过测试，其石墨烯正极的比容量达到120mAh/g，在25万次充放电循环后仍能保持91%的容量，仍具有111mAh/g的可逆比容量；同时，其倍率性能优异，快速充电可在1.1s内充满电。该新型电池可在-40℃～120℃的环境中工作，既耐高温，又抗严寒。在-30℃的环境中，其能够实现1000次充放电性能不减，而在100℃的环境中，其能够实现4.5万次稳定循环。此外，该新型电池是柔性的，将其弯折1万次后，容量可完全保持；即使电芯暴露于火焰中也不会起火或爆炸，具有较高的安全性。

目前，研究人员正在对该新型电池进行优化，以进一步提高电池性能，降低电池的制造成本，加快实现其商业化应用。

(刊 综)

大气环境污染监测技术与装备国家工程实验室启动建设

目前我国大气环境监测领域唯一的国家级工程实验室——大气环境污染监测先进技术与装备国家工程实验室启动建设。

根据建设规划，该实验室将从应用研究、技术研发、产品开发、工艺开发着手，围绕我国大气环境监测和环保产业升级发展需求，以提高国产仪器设备的技术水平、增强我国大气环境监测装备的核心竞争力为目标，开展地基、车载（船载）、机载和星载等多平台大气环境监测装备研发，突破大气细颗粒物、气态污染物、挥发性有机物、重金属等污染物监测核心技术，形成共性技术研发、试验检测和工程化产业化开发能力；通过政产学研用协同创新，建成我国大气环境监测关键共性技术创新平台、大气环境监测设备工程化示范基地；建成国际一流的环境监测设备高技术成果辐射基地、大气环境监测高技术研发和人才培养基地。

该实验室由中国科学院合肥物质科学研究院作为项目法人单位，联合北京大学、中国环境科学研究院、中国环境监测总站、中科院大气研究所等在国内相关技术领域最具实力的院所和企业共同组建。未来，合肥市与中科院合肥物质科学研究院还将合作共建“中国科学院合肥研究院环境产业技术研究中心”，与蜀山区合作共建“合肥中科环境监测技术国家工程实验室有限公司”，以促进和带动成果转化与全国环保产业发展。

(KJ.1225)

美国AFRL开发出新型高效耐辐射太阳能电池

美国空军研究实验室（AFRL）的研究人员采用先进的倒置变形多结（IMM）太阳能技术研发出了新型高效耐辐射太阳能电池，能够提高空间太阳能电池的能源效率，降低其成本。

据介绍，现代航天器通常采用多结太阳能电池，因为其多层光吸收材料能够充分吸收特定波长的光并将光能转换成电能。多结太阳能电池通常是在锗基底上制备的，比硅太阳能电池具有更高的效率，并能够更好地耐受太空辐射环境。该新型电池采用在砷化镓材料表面倒置生长的方式制成，能够更好地调控单层光吸收材料的性能；通过采用砷化镓材料替代刚性基底，获得了良好的柔性性能。因此，其比现有的多结太阳能电池更高效、更轻质，可满足航天领域对效率和质量的要求。与已有的同样大小的标准多结太阳能电池相比，其功率提高15%，单块电池的光伏转换效率超过32%。这使得研究人员可以减小太阳能电池阵列的面积和质量，为航天任务提供更多的空间和载荷。

目前，该新型电池正在进行测试，以满足美国航空航天协会的S-111标准，计划到2018年具备太空应用条件。 (楠 综)

中科院化学所柔性可穿戴太阳能电池制备研究获突破

中国科学院化学研究所的研究人员在喷墨打印制备钙钛矿电池器件方面取得突破，实现了比传统工艺更环保的印刷制备方法，并在喷墨打印钙钛矿单晶材料方面取得了新的进展，实现了三基色钙钛矿发光单晶材料的印刷制备。

在上述研究的基础上，研究人员发现，柔性钙钛矿器件中的界面层对钙钛矿层的生长和稳定性具有较大的影响，通过纳米组装—印刷方式制备的蜂巢状纳米支架可作为力学缓冲层和光学谐振腔，有效释放器件弯折时产生的应力，从而大幅提高柔性钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和力学稳定性。蜂巢状纳米结构还可作为支架诱导钙钛矿薄膜结晶，可作为光学谐振腔对整个器件进行光富集调控，从而提高器件的光吸收效率。引入蜂巢状纳米支架后，所制备的柔性钙钛矿太阳能电池的光电转换效率达12.32%。

进一步研究发现，该钙钛矿太阳能电池具备优异的耐弯折性，光电转换效率高、性能稳定，可应用于柔性太阳能电池组件，广泛适用于各类可穿戴器件。

该项研究为研发新一代可穿戴电子设备提供了新的思路和方法。

(化学所)

我国自主研发聚变裂变混合堆进入关键阶段

由中国工程物理研究院核物理与化学研究所自主研发设计的聚变裂变混合堆项目现已完成混合堆总体概念设计及Z箍缩聚变堆芯、次临界能源包层和燃料循环等主要分系统的概念设计，进入实验堆关键技术研究阶段。

聚变裂变混合反应堆可实现聚变、裂变、造钚和造氚等核反应相互支持，具有安全可靠、资源持久、环境友好、防止核扩散等特点，可将铀资源利用率提高到90%以上。研究人员在混合堆研发过程中，在“局部整体点火”聚变靶及与之配套的负载、靶设计、靶室设计、次临界包层设计、重频LTD（直线变压器驱动源）、干法后处理、余氚回收等方面取得了一系列技术突破，获授权发明专利15项。未来，研究人员将逐步建立综合研究平台，对涉及的物理、技术、材料和工程问题进行系统研究、开发与验证，逐步形成Z箍缩聚变裂变混合堆工程化应用的成套技术，为聚变能源技术尽早服务于经济社会创造条件。混合堆的研发将有利于我国惯性约束聚变能源科学、技术与工程体系的构建，促进Z箍缩直接驱动—整体点火等科技创新概念的完善，推动高增益聚变燃烧物理、高功率脉冲技术、高峰值功率次临界堆、复杂体系氚“自持”循环等一批尖端科技的发展。

(KJ.1213)