本研究以多元低维碳材料为发热主体，构建由不同形态的碳材料之间协同作用，搭建三维立体载流子传输通道的水性电热油墨体系。通过理论分析与实验数据相结合的方式，揭示导电填料的微观形貌、粒径、导电性以及流变性与油墨电热性能的关联关系。 一、项目分类 显著效益成果转化 二、成果简介 创新性： 本研究以多元低维碳材料为发热主体，构建由不同形态的碳材料之间协同作用，搭建三维立体载流子传输通道的水性电热油墨体系。通过理论分析与实验数据相结合的方式，揭示导电填料的微观形貌、粒径、导电性以及流变性与油墨电热性能的关联关系。根据发热器件的实际使用需求，指导油墨配方的调整，明确提高电热转化效率的关键因素，并以此为指导得到高电热转化效率、低成本、低功耗、可大规模生产制备的碳系水性电热油墨。 先进性： 进入二十一世纪以来，国内外许多公司和科研机构都致力于研发低成本高电热效率的电热膜，快速的加热性能和低驱动电压是其核心目标；大规模低成本的制备工艺、均匀的加热分布、电热膜的耐用性及其规模化生产仍然是一个挑战；良好的柔韧性以及动态稳定性是实现其大范围应用的关键；环保无毒害是未来发展的必然趋势。针对上述问题，本项目构建了一种多元碳体系水性电热油墨。该油墨以水为溶剂，炭黑、纳米级石墨片、少层石墨烯和碳纳米管等碳系材料作为导电发热填料，水性树脂作为连接料，利用不同形态碳材料之间的桥接效应和协同作用，降低电热油墨的渗流阈值并提升电加热性能。该电热油墨具备低功耗、低成本、低单位面积使用量的特性。研究了碳材料本身的结构和性能、不同配合体系油墨的导电、导热机理，优化制备方法，形成高电热转化效率、适用于各种复杂场景使用的多元碳体系电热油墨，具有较高理论和实践意义。 独占性 针对目前市场上的碳体系电热油墨工作电压高（220 V）、实际电热转化率低、功耗大、发热性能难以满足复杂多变的应用场景、难以规模化生产等问题。本项目拟以低成本、大规模制备、高电热转化效率、绿色环保为目标，构建多元碳体系电热油墨。利用机器学习方法揭示额定条件下油墨的电热转化效率与体系中碳材料的形貌结构、碳材料与连接剂和分散剂等的配比以及制备工艺之间的关联性；探讨界面处发生的各种热力学和动力学问题；研究多元碳材料之间的协同作用。构建了在24 V~220 V条件下均可使用且能量内耗低、电热转化效率大于90 %、油墨用量少的环保性碳系水性电热油墨。并实现丝网、凹版一次印刷即可满足24 V工作电压的使用需求，提高了生产效率，拓宽了应用范围和领域。

项目成果/简介:一种具有自动除垢功能的电热管，由电热丝、绝缘材料、金属外壳套管和双金属散热翅片构成，电热丝的外围包裹有绝缘材料，绝缘材料的外围包裹有金属外壳套管，金属外壳套管与双金属散热翅片固定连接，双金属散热翅片由两层热膨胀系数不同的合金 叠合而成。在电热管的金属外壳上压接或是焊接散热翅片，以增大电热管的散热表面积来加强电热管的换热。为了防止散热翅片上结水垢，所采用的散热翅片用双金属片。利用双金属散热

底座尺寸400*300*70mm,模具一体成型，两端呈弧形，上翘47度，两面四角注塑有1.5mm脚垫，长度25*25mm，仪器整体高度330mm，底座内装有水池，容量3L，电源总开关型号KCD1-105 耐压400V，采用DC12V 2A安全电压供电，水泵采用HLDI-12C型号，电压12V，扬程8米，水力发电六片涡轮叶片采用金属烤漆制成，发电机采用300电机，输出电压1.5-2.8V，带动红色LED发光，LED直径10mm，演示水力发电效果。

随着能源局势的紧张和环保要求的日益提高，温差电材料与器件的研究与开发引起科学家和众多有视之士越来越多的关注。其中温差电性能的测试是研究温差电材料性能高低的关键环节。在国家自然科学基金和“十五”863高技术计划的资助下，我们研究开发了热电（温差电）性能测试仪。根据测试的最高温度可将其分为中温温差电性能测试仪和高温温差电性能测试仪两种，适宜于各类块体材料热电性能的测试，.测试精度与日本同类产品精度相当。相关专利在申请中。 该项目可用于各类块体热电材料的电导率和塞贝克系数的测试，测试所需样品的尺寸为2*2*15~20mm3。

聚合物热电材料因其低毒性、质轻、柔性和可大面积加工等优势在可穿戴自供电器件方面具备很好的应用前景。 一个高性能的热电器件同时需要 p 型与 n 型两种材料。聚合物在掺杂之后的电导率 对 聚合物材料的热电性能起到了关键 的 决定 作用。 目前 ， P 型聚合物的电导率已经超过 1000 S cm -1 ，相比之下，仅有几例 n 型聚合物的电导率超过 1 S cm -1 。

热电材料是能够实现热能与电能直接相互转换的新能源材料，在热电制冷和废热发电等方面有着广泛的应用前景，对于提高现有能源利用率和缓解能源危机有重要作用。相比于传统热电材料PbTe，SnTe由于其廉价、环保等优势而被广为关注。然而由于其极低的赛贝克系数（seebeck coefficient）长久以来SnTe的最高以及平均热电转换效率都远低于PbTe。 文章指出在铟元素摻杂引入共振能级的情况下，将SnTe与AgSbTe2复合，从而在优化材料功率因子的同时，降低了材料的晶格热导率。此外，透射电镜表明两者是以完全固溶的形式而非两相复合的形式存在。最终，在873K时的最高zT优值达到1.3，并在323K-873K温度区间内的平均zT优值达到0.84，是本征SnTe的3.44倍，为目前该体系平均zT值的最高水平。这种将引入共振能级和多相固溶结合起来的方法，也为提升其他体系热电材料的性能指出了一个值得尝试的方向。

目前的能源利用体系中超过60%的能量以废热的形式排放到环境中，其中50%以上的废热属于难以回收利用的低温（＜600K）、低品质废热。热电材料由于其可将热能和电能直接转换的特性，能有效回收和利用体系中的低品质废热，从而受到人们广泛关注。在实际应用中，需要p型和n型两种热电半导体材料来组成热电器件，这两种热电半导体的匹配度越好，理论上由其制成的热电器件

两轴跟踪是基于天文学理论编程实现的。在系统中使用了PLC，以控制两个伺服电机和相应的执行机构，这些执行机构使得系统能够跟踪太阳的轨迹。从而使系统能够在一天中，始终以最佳的倾角和方向对准太阳，进而最大限度地利用太阳能。  利用逆变器能够将光伏电池产生的直流电转变为交流电，进而直接输送到电网上。在白天有日照的情况下，光伏电池会将大部分的能量输送到电网上，而到了晚上光复电池装置会自动与电网断开。

小型风力发电是风能利用的重要途径，分为垂直轴风力发电和水平轴风力发电两种形式，其中小型垂直轴风力发电装置的发电功率从几百瓦到几十千瓦之间，具有结构简单、造价低；组装维护简单方便；启动风速低，抗风能力强、安全性好；适用场所广；噪音低、美观等优点。因此，美国、欧洲等发达国家出台了许多激励政策，大力扶持小型垂直轴风电技术的发展和应用。在这些国家，小型垂直轴风力发电已是家庭和公共设施用电的重要形式之一。 大型风力发电机组在较大风速下才能正常工作，存在易损坏、运输、安装难度大、上网困难、投资大等问题，鉴于大型风电场建设的弊端，国家能源局正在调整风电的发展策略，在继续推进大型风电基地的基础上，将着重进行中小型风电项目的建设。小型风力发电技术市场前景广阔，既可用于家庭和公共设施，又可用于农村、偏远地区、海上等连接电网困难、用电不便的地区，从而缓解国家电力集团节能降耗压力，促进我国不发达地区的经济建设，具有巨大的市场和潜在的经济效益。 北航在风力发电技术方面有着长期的研究基础，承担了传统大型叶片、垂直轴发电装置、集风式发电装置等多项国家863、国家973项目，形成了集设计、材料、制造、电控等为一体的专业齐全、技术融合的研发团队。已针对小型垂直轴风力发电技术进行了深入研究，设计出百瓦至千瓦级系列小型垂直轴风力发电装置，拥有从气动设计、结构设计到材料工艺、发电机、控制系统的全套技术。针对不同风况和应用场合开发出了多台样机，能够在2m/s的风速下启动，实现了照明工程与城市景观相结合，风力发电与光伏发电相结合，单机发电与多机成网相结合，同时还具有发电效率高、噪声小、外形美观、安全性好、运输安装方便、适用场所广等特点。