手机没电、充电宝没带、找不到插座……这些"充电焦虑"困扰着我们的日常生活。

然而,这些烦恼在不久的将来可能成为历史。近日,我国首款碳-14核电池"烛龙一号"成功问世,这款黑科技电池能持续放电长达千年,而且升级版仅有硬币大小。

那么这款电池到底有何神奇之处?价格是否便宜?对人体又是否有伤害?

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"烛龙1号"到底是个啥?

首先,咱们得搞清楚一个问题:这个"烛龙1号"和咱们平常用的电池有啥不同?简单来说,普通电池是靠化学反应产生电能,用一点少一点,最后化学物质耗尽就没电了。

而"烛龙1号"是一种核电池,它利用放射性同位素碳-14的衰变来发电,这个过程超级缓慢,能持续几千年!

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之所以命名“烛龙”,是因为它像传说中那条能照亮万物的神龙一样,点亮后就能持续发光发热。

说到它的工作原理,其实挺有意思的。碳-14在衰变过程中会释放出β粒子(就是高速电子),这些电子被特殊设计的半导体材料(主要是碳化硅)捕获并转化为电流。

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这个过程持续不断,只要有碳-14存在,就能源源不断地产生电能。跟太阳能电池靠光子激发电子不同,核电池是靠放射性衰变直接产生电子,所以不受环境光照影响,白天黑夜、晴天雨天都能稳定工作。

目前的"烛龙一号"工程样机虽然不大,但也还没有小到能放进口袋里的程度。研发团队已经在加紧开发"烛龙二号",据说只有硬币大小,却拥有更高的功率密度。这么小的体积里蕴含着强大的能量,就像是把一座微型核电站浓缩到了极致。

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关于它的特点,最突出的就是"三超":超长寿命(理论寿命数千年)、超高耐受(能在零下100度到200度的极端温度下工作)、超级稳定(50年内性能衰减不到5%)。这三大特点让它成为一种真正的"千年电池",在电池家族中堪称另类的存在。

普通锂电池的寿命通常只有几年,即使最好的也就几十年;温度范围通常是-20℃到60℃,超出这个范围就会损坏或性能大幅下降;使用几年后,容量通常会下降到原来的80%以下。相比之下,"烛龙1号"简直就是电池界的"常青树",不仅寿命长得惊人,还能在极端环境下保持稳定工作,完全颠覆了我们对电池的传统认知。

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千年烛龙完全自主生产

研发这样一款电池绝非易事,这是一场充满挑战和突破的技术马拉松。西北师范大学的科研团队和无锡贝塔医药科技公司强强联手,共同攻克了这一难题。

故事从碳-14这种特殊的放射性同位素说起。为什么选择碳-14作为放射源?首先是因为它超级安全!它发出的β射线能量很低,甚至穿不透我们的皮肤,也不会释放更危险的γ射线。

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这就像是一只温顺的小猫,而不是一头凶猛的狮子。其次,它的半衰期长达5730年,这意味着5730年后,碳-14的量才会减少一半,可以说是能源界的"长寿冠军"。

但是获取和处理碳-14并不容易。碳-14在自然界中的含量极低,主要是宇宙射线与大气中氮原子相互作用产生的,浓度只有万亿分之一量级。要获取足够量的碳-14,需要人工制备,这个过程技术复杂,成本高昂。

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无锡贝塔医药科技公司经过15年的努力,终于解决了一个大难题:如何高效制备碳-14放射源。他们成功开发出了一种技术,可以把原材料碳酸钡转化为含碳量高的化合物,而且整个过程中能保留90%以上的有效成分。这项技术突破非常关键,因为它大大降低了生产成本,让核电池离实际应用更近了一步。

除此之外,还需要一种特殊的换能器件,就像是一个能把放射能转化为电能的"转换器"。研究团队经过3年的技术攻关,终于掌握了高质量、高稳定性的换能器件制备技术。这个换能器件主要是基于碳化硅半导体材料,它能够高效捕获β粒子并产生电流。团队通过优化设计和材料选择,提高了能量转换效率,减少了能量损失。

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另外,核电池的封装也是一个技术难点。团队研发了一种平面布局的封装技术,不仅能保护核电池的内部结构,还能屏蔽辐射,让它在各种复杂环境下都能安全稳定地工作。

“烛龙一号”问世不仅是一项技术突破,更是中国科技自主创新的又一重要成果。从核心材料研发到换能器件制造,"烛龙一号"拥有完全自主知识产权,这在当前强调科技自立自强的背景下尤为重要。

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烛龙在什么领域发光

说了这么多,大家一定很好奇:"烛龙1号"能用在哪些地方?费这么大劲研发一款能用千年的电池,到底有什么用?

在医疗领域,心脏起搏器需要定期更换电池,这对病人来说是一种痛苦的体验。但如果用上"烛龙1号",患者可能只需要一次手术,就能获得终身的能源供应。同样,脑机接口等植入式设备也可以从中受益,让病人不再为了更换电池而反复接受手术。

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在物联网领域,传感器网络的规模正在快速扩大,未来可能达到万亿级别。如果这些传感器都需要定期更换电池,那将是一场噩梦。而"烛龙1号"可以为这些设备提供持久的能源,大大减少维护成本和环境负担。

在极端环境下,比如海洋深处、南极北极这样人迹罕至的地方,设备的能源供应一直是个大问题。"烛龙1号"不受温度影响,无需维护保养,是这些场景下的理想选择。在南极布置一个监测站,可能几代科学家都不需要担心它的电源问题!

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至于宇宙深空探测,电池的寿命直接决定了探测器的工作时间。"烛龙1号"可以让探测器在遥远的太空中工作数百年甚至更久,为人类探索宇宙奥秘提供源源不断的能量支持。

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那么,这种高科技电池会不会有危险?会不会很贵?

关于安全性,前面提到过,碳-14发出的β射线能量很低,穿透力弱,加上专业的封装技术,使用起来非常安全。它不像核电站那样存在核泄漏的风险,更像是一个被严密控制的小型能源盒子。而且碳-14是一种弱β辐射体,它的辐射能量比常见的自然背景辐射还要低,经过专业封装后,外部几乎测不到辐射,可以放心使用。

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至于成本,目前"烛龙一号"还处于工程样机阶段,价格肯定不便宜。但随着技术的进步和规模化生产,成本有望大幅降低。而且,考虑到它超长的使用寿命,平均到每年的成本其实是很低的。就像买房子和租房子的区别,前期投入大,但长期来看非常划算。

当然,"烛龙一号"还有很长的路要走。团队正在研发"烛龙二号",在体积、安全防护和封装上实现新突破,功率密度有望翻一倍。产业化过程中可能面临产能、成本控制以及市场认知度等挑战,但前景无疑是光明的。

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未来可能有一天,我们的智能家居、医疗设备、太空探测器都装上了"烛龙"系列核电池,不用再担心充电问题,不用再因为电池耗尽而更换设备。这不仅代表了能源技术的革命,也是人类摆脱能源焦虑的一大步。