生物质光热材料:创造绿色“新动能”

2019-01-25 09:24:25 / 打印

1. 闻图识著

2. 庖丁解牛

近年来,汽车、轮船等动力机械日益成为人们生产生活中所不可或缺的设备。当前驱动这些机械设备的能源主要是石化资源比如柴油、汽油等。但是随着石化资源的日益枯竭,越来越多的研究注意利用可再生能源来驱动相关机械设备。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的可再生绿色能源,相对于传统的能源有着巨大的优势。倘若能将这些太阳能转化为机械能,则人类将享有更加便利的出行与生活。瓦特等人发明的蒸汽机提示我们,可以太阳能首先转化为热能,然后通过热能驱动机械做功,来实现太阳能-热能-机械能这一途径的转化。受此启发,在前基研究的基础上(ACS Applied Materials &Interfaces, 2018, 10, 4981-4985), 该团队将木材树皮提取物多酚与铁离子络合,一步制备了绿色的生物质光热材料,这种生物质基光热材料,具有极宽的光吸收波普,因此可高效的将太阳能转为热能, 其光热转化性能可与昂贵的石墨烯相媲美。在完成该宽光域吸收的光热材料制备后,该团队设计了生物质光热材料驱动的斯特林发动机。该发动机的原理为通过太阳光照射具有生物质光热材料的密封活塞气缸,生物质光热材料将光转化为热,引发气缸内的空气膨胀,诱导活塞做功,然后来驱动斯特林发动机,驱使其进行定向转动。

3. 兼济天下

该团队所制备的生物制基光热材料具有吸收谱带宽、光热效率好、绿色、廉价及可宏量制备等优点,因此将来这一类使用生物质光热材料驱动的斯特林发动机将可得到大规模的应用。除此之外,该团队提出的使用天然生物质多酚不经提纯,一步转化的策略,也为后续宏量制备生物质基光热材料提供了新思路。除此工作外,该团队从生物质材料的高效与高值化利用角度出发,提出了芳香生物质光化学这一独特的研究方向,以生物质或农林废弃物为研究对象,通过化学改性、复合等分子工程手段,研究了一系列的生物质材料的光化学现象包括木质素基荧光纳米材料(Langmuir,2017, 33, 5786-5795; ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018, 6,3169-3175)、槲皮素聚集发光现象(Advanced FunctionalMaterials, 2018, (1-7), DOI: 10.1002/adfm.20,封面论文,ACS Applied Bio Materials, 2018, 1, 636-642);咖啡酚酸自组装碳点(Mater.Chem. Front., 2018, 2, 1269-1275, 封面论文)等。并且基于该团队在生物质发光材料方面的积累,撰写了生物质碳点荧光材料的综述(ChemSusChem,2018, 11, 11-24)。

4. 庐山真面目

罗雄飞博士研究生为该文章一作,陈志俊教授和李淑君教授为该文章共同通讯作者。长江学者刘守新教授和中国工程院李坚院士作为共同作者对论文的构思与撰写进行了详细的指导和建议。

5. 品评天下

清华大学能源与热力工程系助理研究员胡博博士评价道:该工作是典型的跨学科交叉工作,富有创造力与想象力。将生物质与斯特林发动机结合在一起,可以为以后的民用清洁能源提供更多的选择。考虑到斯特林发动机在军事方面的重要应用潜力,该工作也将在相关领域产生重要影响。