【Nature】:新一代环保聚合物制冷器:高能效与自振荡特性

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研究背景
在全球能源消耗中,空间冷却占据了相当大的比例。传统制冷技术,尤其是基于压缩的制冷系统,虽然广泛应用于日常生活和工业生产中,但其能源效率相对较低,且使用的制冷剂往往具有较高的全球变暖潜能(GWP)。这不仅消耗大量电力,还对环境造成了重大负担。
当前问题
目前市场上的制冷设备大多依赖于外部机械设备来驱动制冷循环,如活塞、泵等,这不仅增加了系统的能耗,还限制了设备的迷你化和集成化发展。同时,这些制冷系统的制冷功率密度和能效比(COP)通常较低,难以满足日益增长的高效节能需求。此外,制冷剂的环境影响和制冷系统的操作复杂性,进一步限制了其应用范围和效率。
新的思路

在本研究中,我们提出了一种全新的自振荡聚合物制冷器,该制冷器利用聚合物铁电材料的电热效应和电致伸缩效应,实现了无外部驱动的自循环制冷。这种设备不仅能有效降低能耗,还能通过简化系统结构,实现设备的轻量化和迷你化。最关键的是,这种新型制冷器展现出极高的制冷功率密度(6.5 W g−1)和优异的能效比(COP超过58),为实现高效、环保、低碳的制冷提供了可能。此外,这种设备还可以灵活调节制冷与加热模式,更好地适应不同的应用需求,展现出广阔的应用前景。
研究内容
材料和设备设计:本研究开发了一种基于聚合物铁电材料的薄膜制冷设备。这种设备利用了聚合物铁电材料的电热效应(ECE)和电致伸缩效应,实现了无需外部动力的自循环制冷。该设备采用的是改性的聚(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene) (P(VDF-TrFE-CFE)) 聚合物,通过优化分子结构,实现了高性能的ECE和电致伸缩性能。

制冷循环与能效:设备在单次交流电刺激下,可以通过其工作体自身进行热循环和机械循环,从而无需外部驱动元件。在实验中,该原型设备展示了6.5 W g^-1 的直接测量制冷功率密度和高达58的峰值能效比(COP),这在开放环境下,对应于4 K温度跨度的24 COP。

温度范围和应用:设备在不同的操作模式下能够进行冷却和加热,展示了灵活的热管理能力。该技术在微型化和集成化方面具有显著优势,非常适合需要小型化或定制化热管理解决方案的应用,如可穿戴技术和微电子设备。

性能测试与验证:研究中还对材料的力学和热性能进行了详细测试,验证了其长期稳定性和可靠性。实验结果表明,这种新型制冷器在长时间运行后,其制冷效果和能效表现仍然稳定。

总结展望
总结:本研究成功开发了一种基于聚合物铁电材料的自振荡聚合物制冷器,该设备充分利用了电热效应和电致伸缩效应,实现了高效的自循环制冷功能。通过对材料和设备结构的创新设计,这种新型制冷器在无需外部动力驱动的情况下,展示了出色的制冷功率密度(6.5 W g^-1)和能效比(COP高达58)。此外,该设备在4 K温度跨度下,依然能维持24的高COP,显示出其在实际应用中的巨大潜力。这些成果不仅提高了制冷设备的能效和环保特性,也为制冷技术的未来发展方向提供了新的思路。

展望:
未来,这种自振荡聚合物制冷技术有望在多个领域得到应用,特别是在需要小型化、高效能和环境友好型制冷解决方案的领域,如可穿戴设备、微电子制冷和个人化热管理系统。随着材料科学和制冷技术的进一步发展,我们期待能够对这种聚合物铁电材料进行更多功能的集成和优化,如增强其机械稳定性和热效率,扩大其温度工作范围,以及探索其在更广泛的商业和工业应用中的可行性。此外,针对当前技术的局限性,如长期稳定性和在更广温差下的性能表现,未来的研究应该聚焦于材料耐久性的提升和系统集成的优化。通过不断的技术创新和系统设计改进,自振荡聚合物制冷器有望实现更广泛的商业化应用,从而推动全球制冷行业向着更绿色、更高效的方向发展。
文章信息
Self-oscillating polymeric refrigerator with

high energy efficiency

Donglin Han, Yingjing Zhang, Cenling Huang, Shanyu Zheng, Dongyuan Wu, Qiang Li, Feihong Du, Hongxiao Duan, Weilin Chen

, Junye Shi, Jiangping Chen, Gang Liu, Xin Chen & Xiaoshi Qian

doi.org/10.1038/s41586-024-07375-3

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关于我们

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七乐康荣登2024未来医疗100强——中国医疗与健康创新服务榜TOP5

2024年5月7日-10日,第八届未来医疗生态展会在北京盛大举办,今年以“新青年”为主题,吸引了3000+企业、500+全球投资买手团以及500+产业界大咖出席;并于5月9日,重磅公布了2024未来医疗100强(简称VB100)系列榜单。七乐康石榴云医荣登百强榜单主榜——中‮国‬医疗与健康创新服务榜前十!‬

自2015年以来,七乐康石榴云医数次斩获未来医疗100强荣誉奖项,不忘初心,砥砺前行的每一步‬都被见证,特别感谢动脉网、VB100评审会、支持机构、专家委员的认可与肯定!

关于“VB100”

未来医疗100强榜(简称VB100)创立于2015年,是由VB100、动脉网、蛋壳研究院推出的国内第一个针对非上市企业的创新医疗领域榜单,旨在遴选真正代表未来医疗的中国创新医疗者,发现我国未来医疗产业的核心力量,推动健康医疗产业的创新变革进程。经过8年的实践与探索,“未来医疗100强评选”得到了众多投资机构及企业的大力支持和肯定,已经成为医健领域的投资风向标,引领当前乃至今后一段时期中国医健创新领域的发展与投资风向,为创新企业后续融资提供借鉴与参考。

2024年VB100评选下设:未来医疗100强主榜、上市企业创新力排行榜、VBEF医疗健康产业创新力产品榜、未来医疗100强创新奖。其中未来医疗100强主榜面向医疗健康领域非上市企业展开。以VB100价值评估模型为基础,通过企业自主申报、VB100评审会评审、支持机构交叉评审、专家委员会终审的流程,从四大领域(创新器械与智能制造/创新医药与生物制品/数字医疗与健康服务/医疗商业与供应链服务)中分别评选出估值排名TOP100的创新企业。估值之外,还将补充考察候选企业在人力资源、知识资源、重要合作伙伴资源、市场表现四大一级指标,共17项二级指标数据上的成长性与年度表现。很荣幸,此次七乐康荣获主榜“2024中‮国‬医疗与健康创新服务榜TOP100”称号。‬

关于“七乐康”

七乐康石榴云医是中国首批从事慢性病在线医疗服务平台,成立至今,始终以“使天下无病”为使命,以”改变传统医疗就医方式,解决百姓缺医少药问题”为目标,致力于成为值得托付的医疗健康服务平台。2015年开始,专注慢病复诊,经过几年的发展,凭借创新的模式和较为领先的技术,在业内率先构建起“医、药、患、检、险”服务闭环,目前已发展成为全国领先的互联网慢病处方平台。

深耕慢病,汇聚名医,七乐康石榴云医作为创新高效的一站式在线医疗平台为医患提供包括但不限于智能问诊、智能开方、专属医生助理服务等的优质智能化服务:帮助医生高效管理患者,为患者提供随时随地咨询问诊、快速购药一键下单、足不出户送药上门的全流程闭环、数字化诊疗服务。通过线上智能化便捷医疗服务,服务覆盖全国,医疗健康链接全国,尤其为异地复诊及偏远山区的患者节约了大量的时间及金钱成本,不仅解决了医疗资源不对称问题问题,更创造了巨大的社会价值。

在后疫情时代及健康中国战略的指引下,七乐康石榴云医将始终秉持初心使命,持续为中国医疗服务创新、医疗技术创新,持续赋能数字产业高质量发展,为共同提高医疗资源的可及性和有效性,共同推动中国医疗数字化、智能化高质量创新发展贡献力量。

哲思|真正厉害的人,都善于“放大”自己

#情感语录#
人生需拓展能力边界,专注自我成就,放大格局。珍视时间与精力,避免无谓纠葛,扩容心胸维度以平和面对起伏。通过自我提升与感受世界之美,实现内心幸福与圆满。拓宽视野是内在强化与磨砺,也是吸取智慧与力量的旅程。挖掘并优化自我能力,释放潜能洪流,勇敢唤醒内在宝藏。拥抱挑战与奋斗,改写命运,实现不可能到可能的转变。见识决定成败,拓宽视野有助于深化世界理解,阅读是增长见识的佳选。

#三元逸士#
人之多面,如世之万象,生活常以琐碎之事,缓缓消磨我们的光阴与心力,令人不胜疲惫。

欲享心灵之自由,必先学会“拓展”自身能力边界。

唯有此,方能逐步壮大自我,铸就非凡成就。

#易经大师指路#
放大格局

最不明智之举莫过于轻视个人的时间与精力,任其消磨于不值当的人与事,终致自我损耗,乃至蹉跎。

真正具备宏大气魄的人,无时无刻不在专注于自我成就的征途上。

"扩容"心胸的维度,使我们能平和面对世间一切起伏,无论顺逆巨细,皆能淡然处之,学会放下。

冯唐有言,生年有限,趣事无穷,若珍视生命,便不应困于无谓纠葛。

鉴于人生短暂,我们务必学会在这宝贵时光里,深刻感受世界之美,更应善自珍重。

于是,当自我提升与幸福感并行不悖时,我们会蓦然醒悟,当下的内心实则充盈着幸福与圆满。

个人"拓宽"视野的过程,实为内在的强化与磨砺,同时亦是对外界吸取智慧与力量的旅程。

随着实力与能力的日益增长,那些琐碎纷扰自然避让,我们的步伐因此愈发稳健、轻松、自如,终至一路顺畅,成就非凡。

#中华星命奇门风水#
放大能力

有这样一句寓意深刻的话语:“掌握系鞋带的简单技能,意味你蕴藏着摘取星辰的无限潜能。”

确实,从日常的鞋带系结到遥不可及的星海探索,二者看似天差地别,实则并无绝对界限阻隔。

脚踏实地,方能志存高远。

勇于挖掘并优化自我能力,你将释放出超乎想象的能量洪流。

遗憾的是,多数人往往自比为黯淡的丑小鸭,忽视了内心潜藏的天鹅之姿,沉溺于自我贬低与放弃的阴霾中,错失成长的光芒。

科学研究揭示,人类的潜能开发利用程度不足百分之十。

这一发现令人震撼——我们每个人的内在,都潜藏着未被唤醒的巨大宝藏。

深入探究历史杰出人物的成功轨迹,心理学家揭示了一个核心规律:强烈自我肯定与信念,是驱动他们迈向辉煌的关键。

而这股源自内心深处的自信与创造力,并非英雄专属,平凡之辈亦能拥有,只需勇敢唤醒。

当自信成为心灵的灯塔,个人的优势得以明确,面对困难与挑战时,我们将无所畏惧,勇往直前,直至胜利的彼岸。

因此,拥抱挑战“不可能”的胆魄,加之不屈不挠的奋斗,个体便能激发出改写命运的力量,实现从看似“不可能”到熠熠生辉的“可能”的壮丽转变。

#三元逸士指点迷津#
放大见识

曾国藩曾言:“办大事者,以识为主,才为辅。”

见识在其中起决定性作用,它关乎事情的成败,而能力则次之。

想要成就大事,见识至关重要。

正如井底之蛙只能看到一隅天空,登上高山才能领略更广阔的天地。

花盆中难以培育出参天大树,庭院内也无法训练出千里马。

一个人的未来,取决于他的见识广度。

拓宽视野,领略不同风土人情,有助于深化对世界的理解。

多向他人请教,也能助你增长非凡见识。

林语堂曾说:“智者阅读群书,亦阅历人生。

若受限于金钱或机会,无法亲身体验世间万象,那么阅读便是最佳选择。

通过阅读,我们能开阔眼界、摒弃狭隘观念、获取新知识、增强学问修养以及扩大见识范围。

只有心中怀揣星辰大海之人,方能超越自我,摆脱局限。#三元逸士祝您升官发财流年大吉#


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