高能量密度快速放电型紧凑光热-铁电复合能量收集器的突破性研究

为解决微器件对远程自供电、高能量密度和高功率能力的迫切需求，来自国内的研究团队开发了基于P(VDF-TrFE)铁电聚合物的新型光热-铁电能量收集器。该器件利用纳米结构金电极的光热效应实现快速温度振荡，创下4.75 J cm?3的能量密度和1711.9 W cm?3的功率密度纪录，同时展现281%的光致电容变化，为集成能量收集与存储提供了创新解决方案。

　　

微型器件爆发式发展对能源系统提出了严苛要求，传统热释电能量收集技术却受限于能量密度低、放电速度慢等瓶颈。这项突破性研究巧妙地将聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物(P(VDF-TrFE))铁电聚合物与纳米结构金电极结合，金电极独特的光热效应能在可见光照射下引发聚合物快速温度振荡，从而高效转化光热能为电能。

令人振奋的是，该器件不仅实现4.75 J cm^?3的超高能量密度和1711.9 W cm^?3的惊人功率密度——这两个数字轻松碾压现有热释电收集器，更展现出281%的光致电容变化(photo-capacitance effect)。这意味着研究人员首次在单一材料中，成功调和了热释电能量收集与静电储能这对"矛盾体"：前者需要快速能量释放，后者讲究缓慢蓄能。这种"鱼与熊掌兼得"的特性，让器件既能像猎豹般迅捷放电，又能像骆驼般高效储电。

更妙的是，当作为介电电容器使用时，光照可大幅提升其能量存储和功率调节能力。这项研究为开发紧凑型自供电系统开辟了新路径，未来在可穿戴设备、物联网传感器和植入式医疗装置等领域具有广阔应用前景。