韓國(guó)大邱慶北科學(xué)技術(shù)院(DGIST)的申秀日教授團(tuán)隊(duì)近日取得重大突破，他們研發(fā)的鈣鈦礦貝塔伏特電池(PBC)或?qū)氐赘淖兾⑿驮O(shè)備供能方式。這種新型核電池采用放射性碳14(1?C)與鈣鈦礦材料的創(chuàng)新組合，能在不充電的情況下為微型設(shè)備持續(xù)供電數(shù)十年甚至更久。

研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地將碳14納米顆粒與量子點(diǎn)(14CNP/CQD)作為電極材料，并采用甲基氯化銨(MACl)和氯化銫(CsCl)雙重添加劑強(qiáng)化鈣鈦礦薄膜結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)使電子遷移率提升驚人的56,000倍，測(cè)試中實(shí)現(xiàn)持續(xù)9小時(shí)的最大連續(xù)輸出。

“這是全球首次成功將鈣鈦礦材料整合進(jìn)貝塔伏特電池，”研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)。該技術(shù)利用碳14衰變釋放的貝塔粒子(β射線)發(fā)電，其輻射強(qiáng)度連人體皮膚都無(wú)法穿透，鋁箔即可屏蔽，具有絕對(duì)生物安全性。申教授解釋：“選擇碳14正是因?yàn)樗鼉H釋放β射線”。這種核反應(yīng)堆副產(chǎn)物不僅成本低廉，其超長(zhǎng)半衰期更可實(shí)現(xiàn)“千年級(jí)”供電。

為提升能量轉(zhuǎn)換效率，團(tuán)隊(duì)在二氧化鈦半導(dǎo)體(常見(jiàn)于太陽(yáng)能電池)表面引入釕基染料，并通過(guò)檸檬酸處理強(qiáng)化結(jié)合。當(dāng)β射線撞擊染料分子時(shí)，會(huì)引發(fā)雪崩式電子反應(yīng)，經(jīng)電路收集形成電流。創(chuàng)新性的“雙極碳14”設(shè)計(jì)(正負(fù)極均含放射源)將能量轉(zhuǎn)換效率從傳統(tǒng)型號(hào)的0.48%提升至2.86%。

盡管當(dāng)前輸出功率仍低于鋰離子電池，申教授指出：“通過(guò)優(yōu)化放射源形態(tài)和吸收材料，效能還有巨大提升空間。”研究團(tuán)隊(duì)已著手加速這項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程，目標(biāo)應(yīng)用于心臟起搏器、深空探測(cè)器及軍用無(wú)人機(jī)等極端環(huán)境設(shè)備?！拔覀兛梢詫踩暮四苎b進(jìn)手指大小的裝置，”申教授如此描述其應(yīng)用潛力。

參與研究的博士生李俊浩表示：“雖然每天面臨看似不可能的技術(shù)挑戰(zhàn)，但想到國(guó)家能源安全與此息息相關(guān)，我們就充滿使命感?！边@項(xiàng)突破性研究標(biāo)志著人類在微型長(zhǎng)效能源領(lǐng)域邁出關(guān)鍵一步，或?qū)㈤_(kāi)啟“永不充電”的物聯(lián)時(shí)代。