人才强校 | 工学院何志祝教授课题组在柔性功能材料及其在农机装备应用方面取得新进展

近期,我校工学院何志祝教授课题组在Nature Communications和Nature Reviews Materials期刊上分别以题为“Hydraulic-driven adaptable morphing active-cooling elastomer with bioinspired bicontinuous phases”(具有生物启发双连续相结构的液压驱动可适应变形主动冷却弹性体)和“Liquid metal-based magnetic fluids”(液态金属磁流体)发表论文。

 

基于热电效应的拖拉机发动机尾气余热回收技术,不仅有助于提升燃油效率,且有望为智能农机分布式传感系统提供长期供能电源。然而,传统的刚性热电器件与液冷热沉难以适应尾气管曲面结构,由此导致热电系统结构笨重及热阻大等弊端。在课题组前期研究基础(Advanced Science 2020: 2000177,Applied Energy 2022 (312): 118696)上,该项工作提出了液压驱动适形化的高拉伸(断裂应变大于600%)及高导热(热导率达27.1 W/mK)弹性体基液冷热沉技术,发展了基于3D打印技术的液态金属-弹性体双相互嵌三维仿生结构制造工艺,建立了一种液压驱动弹性体适形化大尺度变形和传热强化策略,研制出用于拖拉机发动机尾气余热发电的轻量化紧凑型热电装置,系统研究了旋耕作业过程中作业负荷对发电的影响规律。该项研究成果发表在Nature Communications(2024:1179)上,中国农业大学为论文唯一署名单位,博士生于得海和王中豪为共同一作,何志祝教授为通讯作者。

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液态金属磁流体是近几年涌现出的一类功能材料,具有独特的理化属性和电磁响应功能,在柔性感知、医疗健康及能源化工等领域具有重要的应用价值。课题组于2020年提出永磁性液态金属概念(Advnced Materials 2020: 2000827),革新了传统的永磁体固体特性和磁流体的电绝缘性,并于2022年和中国科学院理化技术研究所刘静研究员团队合作,提出基于磁封装的高能效热电-高储热复合微供能技术(Nature Communications2022:1397,Advnced Functional Materials 2023: 2210961),实现了基于环境温差取能的传感器长期供电。近期,联合团队对液态金属磁流体国内外研究进展进行了总结和展望,指出了液态金属磁流体及其延伸技术所面临的挑战,并给出可能的破解思路,相关研究成果在线发表在国际顶级期刊Nature Reviews Materials,何志祝教授为共同通讯作者。

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上述研究工作得到我校工学院宋正河教授、陈度教授、李臻副教授及周全副教授等深入指导和大力支持,并获得国家自然科学基金(No.52076213)以及中国农业大学2115人才计划项目的资助。

原文链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-024-45562-y

https://www.nature.com/articles/s41578-024-00679-w

供稿:工学院

供图:工学院

编辑:马文哲

责编:孟祥慈

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