全聚合物太阳能电池具有良好的透明性、溶液加工性和出色的机械灵活性等特点，因而受到关注。由于聚合物存在的长共轭分子骨架和大分子量使得微观形态难以调控，限制了全聚合物太阳能电池的短路电流密度和填充因子。此外，作为评估应用前景的关键，柔性器件的应力应变特性与机械稳定性之间没有明确统一的评价标准，制约了光伏器件性能与机械稳定性的发展，并混淆了未来的研究方向。 近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员包西昌带领的先进有机功能材料与器件研究组，设计具有苯基烷基侧链的小分子作为固体添加剂，在特征侧链的辅助下与聚合物受体产生的多重非共价相互作用，尤其是添加剂苯基烷基的苯基与受体端基之间形成新的非共价键，提高了PY-IT亚晶相的分子间作用强度和有序性，提升了全聚合物太阳能电池的光伏性能和机械稳定性。通过独立诱导分子堆叠和垂直相分离，伪平面异质结的全聚合物太阳能电池实现了19.01%的效率和近80%的填充因子，这是当前全聚合物太阳能电池的最高值之一。同时，科研人员探讨断裂伸长率、韧性、弹性变形、弹性模量和屈服强度等各种变量在应力应变下的变化发现，与传统断裂伸长率和弹性模量相比，活性层的弹性形变可以更真实地反映器件的相分离自修复能力和弯曲稳定性，这为开发具有优异性能和机械灵活性的先进全聚合物太阳能电池提供了研究思路。 相关研究成果发表在《能源与环境科学》(Energy&Environmental Science)上。研究工作得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金、山东能源研究院专项基金、山东省博士后创新人才支持计划等的支持。 查看详细>>

科技日报讯（记者夏凡通讯员关健昕赵录兴）记者日前从中国电力科学研究院获悉，由该院牵头开展的高海拔自然条件下输变电工程及设备特性长期基础观测与科研攻关取得重要进展。研究获得的试验数据将为川渝工程的设计和设备研制提供技术支撑。 据介绍，依托西藏羊八井高海拔电气安全与电磁环境国家野外科学观测研究站，中国电力科学研究院科研团队获取直流线路地面合成电场监测数据量约2万组，可听噪声数据量约5万组。科研人员提出了特高压直流电磁环境海拔修正方法，揭示了高海拔环境下，电场与气象参数协同作用下的复合材料劣化规律等。 据了解，近年来，国家陆续部署实施了川渝特高压交流工程、金上—湖北等一批藏电外送特高压直流工程。高海拔区域全新的自然条件和复杂的地理环境，超越了现有工程经验和技术认知。自2022年起，中国电力科学研究院组织30多家单位，开展不同海拔地区的真型试验，破解了3000米以上高海拔特高压空气间隙、外绝缘、电磁环境等专业的海拔修正难题，获得10余项世界首创成果，全面支撑了世界首个高海拔特高压交流工程——川渝工程的初步设计工作。 查看详细>>

5月28日，记者从哈尔滨工业大学（深圳）获悉，该校理学院氢能与燃料电池研究团队，构建出力-热-电-化耦合的连续介质力学理论框架，定量研究出真实微观电极尺度固体氧化物电池初始性能，填补了固体氧化物电池多场耦合精确模拟理论空白。相关研究成果发表于《固体力学和物理学杂志》。 据悉，固体氧化物电池作为一种高效的能源转换设备，在燃料电池发电、电解水制氢等领域具有巨大潜力。 “然而，固体氧化物电池在实际运行中的性能衰减问题，尤其是电极材料的机械损伤是制约其商业化主要因素之一。”哈尔滨工业大学（深圳）理学院教授仲政介绍，“由于高温工况限制，目前学界对固体氧化物电池性能衰减机制的理解尚不充分。特别是初始运行阶段出现的机械损伤，对电池具有长期性、耐久性影响。” 基于此，研究团队依据热力学定律，构建出力-热-电-化耦合的连续介质力学理论框架，并结合有限元方法和相场方法，定量研究出真实微观电极尺度固体氧化物电池初始性能，以揭示不同工作模式下电极内部传输、电化学反应动力学、应力和机械损伤之间复杂耦合作用。这为实现固体氧化物电池在复杂工况下的长期稳定性优化提供了科学依据，对于促进新能源技术发展具有积极意义。 全电池真实微观结构的精确三维重构，实验观测到的电极脱层、局部损伤，跨尺度多场耦合过程及数值模拟结果。研究团队供图 同时，研究团队基于该理论框架，对固体氧化物电池在不同工作模式下电极内部微结构机械损伤现象进行数值分析，实现多种应力对电极材料机械损伤的精确量化。 仲政表示，固体氧化物电池多场耦合精确模拟，也将为后续实验研究和工程应用提供路径。该研究的方法亦可应用于其他类型能量转换和存储设备中，对于促进新能源技术发展具有重要意义。 查看详细>>

未来，电子、光电、能源等领域需要大面积柔性透明导电薄膜（TCF）。由于铟是不可再生资源且价格昂贵以及氧化铟锡固有的脆性，现代技术广泛应用的氧化铟锡TCF难以满足科技发展尤其是新一代柔性电子器件的需求。目前，科学家已开发出碳纳米薄膜、金属纳米线、导电高分子等替代氧化铟锡的透明导电材料。其中，碳纳米薄膜被认为是最有潜力的候选材料之一。然而，实现柔性透明导电薄膜广泛应用不仅要求其克服透光率和导电性之间的相互制约，而且要能够实现大面积甚至规模化制备。这是困扰碳纳米材料领域乃至TCF领域的难题。 中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心先进材料与结构分析实验室纳米材料与介观物理研究组，基于自支撑透明导电碳纳米管薄膜，提出了先进的碳纳米管网络重组（CNNR）策略，设计并研发出创新性的刻面驱动CNNR（FD-CNNR）技术，突破了碳纳米薄膜关键性能之间相互制约的瓶颈，实现了大面积制备和无损转移，为解决大面积柔性TCF问题提供了方案。 该工作基于FD-CNNR技术的独特机制，在单壁碳纳米管（SWNT）和Cu-O重构之间引入一种相互作用，使SWNT网络重组为更高效的导电路径。该研究利用FD-CNNR技术，设计并制备出A3尺寸甚至米级长度的大面积柔性自支撑重组碳纳米透明导电薄膜（RNC-TCF），包括重组SWNT（RSWNT）薄膜和石墨烯与重组SWNT（G-RSWNT）复合薄膜。后者的面积是现有该种自支撑复合薄膜的1200多倍。这些轻质薄膜表现出优异的柔韧性，具有协同增强的高力学强度、出色的透光率和导电率以及显著的FOM值。研究发现，大面积RNC-TCF能够在水面自支撑，并能够无损转移至其他目标基底上而不受污染。进一步，该研究基于大面积G-RSWNT TCF结合液晶层，制作了A4尺寸的新型柔性智能窗。这一柔性智能窗具有快速加热、可控调光和除雾等功能。研究提出，FD-CNNR技术可以扩展到大面积甚至规模化制造TCF，并可为TCF和其他功能薄膜的设计提供新思路。 该工作弥补了大面积石墨烯-碳纳米管复合薄膜领域研究的短板，有望推动大面积、柔性、自支撑、轻质、透明导电碳纳米薄膜的规模化制备。 相关研究成果以Large-Area Flexible Carbon Nanofilms with Synergistically Enhanced Transmittance and Conductivity Prepared by Reorganizing Single-Walled Carbon Nanotube Networks为题，发表在《先进材料》（Advanced Materials）上，并申请了中国发明专利。研究工作得到国家自然科学基金委员会、科学技术部和中国科学院等的支持。 查看详细>>