莫斯科物理工程學院研究出製造壽命長達百年電池的新方法

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俄羅斯國立核研究大學"莫斯科工程物理學院"在β伏打電源的基礎上,利用鎳-63放射性同位素納米簇膜,研究出一種放射性同位素電源。

"莫斯科工程物理學院"新聞處向俄羅斯衛星通信社和廣播電台記者介紹說,上述研究成果有助於製造出壽命長達100年的安全核動力電池,而這種電池可用在心臟起搏器、糖類或收縮壓微型傳感器、遠處物體遙測系統、微型機器人,在遙遠宇宙中或極深地方長久自動運行的裝置上。研究結果發佈在應用物理學快報(Applied Physics Letters)雜誌上。

微型化問題

今天,由於技術裝備微型化的趨勢,研究納米尺寸物體的性質引起了專家們的極大興趣。但微電子機械和納米電子機械系統缺乏微型供電電源,這妨礙著類似裝備的大量引進。

解決現代微電子機械和納米電子機械系統供電問題的一個有前景的方法與應用型放射性同位素(核或原子)電池有關。它們的特點是單位質量和體積的能量密度大。

-63的獨特性質

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今天,熱電轉換(thermoelectric conversion)被視為是是把核衰變能量轉化為電能的最短途徑之一。但β伏打電源也帶來了人們對其實際應用的極大興趣。在把輻射溫和Β射線的放射性同位素用做電源時,可以輕易建立起使用戶和周邊物體免受輻射的物理保護系統。

俄羅斯國立核研究大學"莫斯科工程物理學院"的學者們收集了製造出把鎳-63Β衰變能量轉化為電能的高效轉換器的最佳參數。

鎳-63放射性同位素是一種溫和的Β射線,半衰期是100.1年。這使它成為一種獨特的元素,適合用於為無需高耗電的系統持續供電。

俄羅斯國立核研究大學"莫斯科工程物理學院"學者們研究出的新方法

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俄羅斯國立核研究大學"莫斯科工程物理學院"激光和等離子體技術學院計量學物理技術問題教研室副教授彼得·鮑里修克介紹說:"我們製造出了一種獨特的物理系統,從試驗實施的角度來說,它相對簡單,是帶有沈澱在鎳介電質-氧化物廣泛區域表面且根據尺寸遞減分布的納米粒子的密集包裝的鎳-63納米簇的總體" 。

在研究過程中,學者們得出結論,形成納米粒子根據尺寸遞減分布的鎳-63納米簇膜開闢了把兩個重要過程糅合在一起的獨特可能性。首先,可以形成帶有固定電位差的覆層,這種電位差是由在專門分出的方向的納米粒子的尺寸差異決定的。其次,可以不採用格外複雜的半導體實現系統而把鎳-63的Β衰退能量轉化為電能。

學者們說,他們所得出的研究結果證實,所形成的遞減鎳納米簇膜擁有獨特的性能。帶有熱電轉換的放射性同位素電源擁有廣泛的實際應用領域。

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