美國密蘇里大學研究團隊近日對外表示，他們已經敲開了新一代水性核電池技術的大門。該電池技術應用范圍(wei)廣泛(fan)，從汽車電池到航天器，均可使用。該研究成果(guo)被(bei)刊登在了《自然》雜志上。

核電池的基本原理是通過輻射釋放能量。自上世紀50年代開始，核電池的研究便已開始，并被應用在早期的心臟起搏器上。核電池是安全的，現在，包括臥室內的火災探測器、建筑物的緊急出口標志等，都有核電池的身影。這些安全設施之所以依賴核電池，是因為該電池的最大特性——壽命(ming)超長。無需充電，在十幾年內，核電池都能夠源源不斷供應能量。

但核電池(chi)的(de)缺點(dian)也非(fei)常(chang)明顯。首先，其(qi)輻(fu)射量中僅(jin)有(you)一小部分能夠有(you)效轉(zhuan)化為電荷，能量密度很低。再者，核電池(chi)的(de)輻(fu)射可能會影響到(dao)核電池(chi)中的(de)半導體部件。

核(he)電(dian)(dian)池(chi)的關鍵在衰變。在這一(yi)(yi)過程(cheng)中(zhong)，原子(zi)(zi)(zi)核(he)內(nei)一(yi)(yi)個(ge)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)轉變為一(yi)(yi)個(ge)質(zhi)子(zi)(zi)(zi)，同(tong)時釋(shi)放一(yi)(yi)個(ge)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)，即粒子(zi)(zi)(zi)。高能電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)束在穿(chuan)過窗口通道后進入捕(bu)獲(huo)層，半導體(ti)材料內(nei)部電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)將被粒子(zi)(zi)(zi)激發(fa)到激發(fa)態，從而(er)形(xing)成(cheng)電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)-空穴對，最后形(xing)成(cheng)宏(hong)觀電(dian)(dian)壓，在擁(yong)有回路后，就出(chu)現了電(dian)(dian)流。由于這個(ge)機(ji)制類似于光伏效應（Photovoltaic），所以用衰變作為能量(liang)源的核(he)電(dian)(dian)池(chi)也被稱為貝塔伏特(te)電(dian)(dian)池(chi)（Betavoltaic）。

為(wei)了屏(ping)(ping)蔽核電池(chi)中射(she)線(xian)的影響，過去的研(yan)究一(yi)直把(ba)屏(ping)(ping)蔽材(cai)料(liao)的研(yan)究聚焦在固體(ti)材(cai)料(liao)之上。但事實(shi)上，液(ye)體(ti)才是目前已知效果(guo)最好的屏(ping)(ping)蔽材(cai)料(liao)。

由JaeWKwon領導的(de)密蘇里大學研究團隊發現(xian)，在(zai)將輻射直(zhi)接轉化為電荷的(de)過程中(zhong)，液體是出色的(de)媒介。此外，在(zai)液體中(zhong)，射線(xian)持續激發的(de)自由基(ji)也能發電。

密蘇里團(tuan)隊(dui)使用鍶90作為(wei)核電(dian)池的源，以(yi)鍍鉑的二氧化(hua)鈦電(dian)極來收集能(neng)量，并將其轉化(hua)為(wei)電(dian)子。值得一(yi)提的是，鈦在防曬霜和(he)抗紫外(wai)線阻斷劑(ji)中，是常見的元(yuan)素。

密蘇里(li)團隊研發的(de)核電池有水性的(de)半導體(ti)材料，在屏(ping)蔽輻(fu)(fu)射(she)的(de)同時(shi)，它(ta)還能(neng)吸收(shou)輻(fu)(fu)射(she)，并將粒(li)子的(de)動能(neng)吸收(shou)。當液(ye)體(ti)吸收(shou)輻(fu)(fu)射(she)的(de)能(neng)量時(shi)，輻(fu)(fu)射(she)分解與自由基開始出(chu)現，這是一種(zhong)高度反應但存(cun)在時(shi)間又(you)非常(chang)短暫的(de)化學物種(zhong)。它(ta)們能(neng)夠被轉化為電能(neng)，進一步提高了(le)電池輸出(chu)的(de)功率。

密蘇里團隊稱，該發現揭示(shi)了核電(dian)池(chi)(chi)發電(dian)的(de)新機制，并為創造能量密度更(geng)高的(de)化學(xue)電(dian)池(chi)(chi)鋪平了道路(lu)。同時水(shui)性電(dian)池(chi)(chi)中的(de)離子溶液不易凍(dong)結，在非常低的(de)溫度下(xia)也可以工(gong)作。這意味著其應用范圍(wei)很(hen)寬，包括汽車(che)電(dian)池(chi)(chi)、航(hang)天、醫療(liao)、極地研究設備等(deng)領域。