美國密蘇里大學(xué)研究團隊近日對外表示，他們已經(jīng)敲開(kāi)了新一代水性核電池技術(shù)的大門(mén)。該電池技術(shù)應用范圍廣泛，從汽車(chē)電池到航天器，均可使用。該研究成果被刊登在了《自然》雜志上。

核電池的基本原理是通過(guò)輻射釋放能量。自上世紀50年代開(kāi)始，核電池的研究便已開(kāi)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(lài)核電池，是因為該電池的最大特性——壽命超長(cháng)。無(wú)需充電，在十幾年內，核電池都能夠源源不斷供應能量。

但核電池的缺點(diǎn)也非常明顯。首先，其輻射量中僅有一小部分能夠有效轉化為電荷，能量密度很低。再者，核電池的輻射可能會(huì )影響到核電池中的半導體部件。

核電池的關(guān)鍵在衰變。在這一過(guò)程中，原子核內一個(gè)中子轉變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子，同時(shí)釋放一個(gè)電子，即粒子。高能電子束在穿過(guò)窗口通道后進(jìn)入捕獲層，半導體材料內部電子將被粒子激發(fā)到激發(fā)態(tài)，從而形成電子-空穴對，最后形成宏觀(guān)電壓，在擁有回路后，就出現了電流。由于這個(gè)機制類(lèi)似于光伏效應（Photovoltaic），所以用衰變作為能量源的核電池也被稱(chēng)為貝塔伏特電池（Betavoltaic）。

為了屏蔽核電池中射線(xiàn)的影響，過(guò)去的研究一直把屏蔽材料的研究聚焦在固體材料之上。但事實(shí)上，液體才是目前已知效果最好的屏蔽材料。

由JaeWKwon領(lǐng)導的密蘇里大學(xué)研究團隊發(fā)現，在將輻射直接轉化為電荷的過(guò)程中，液體是出色的媒介。此外，在液體中，射線(xiàn)持續激發(fā)的自由基也能發(fā)電。

密蘇里團隊使用鍶90作為核電池的源，以鍍鉑的二氧化鈦電極來(lái)收集能量，并將其轉化為電子。值得一提的是，鈦在防曬霜和抗紫外線(xiàn)阻斷劑中，是常見(jiàn)的元素。

密蘇里團隊研發(fā)的核電池有水性的半導體材料，在屏蔽輻射的同時(shí)，它還能吸收輻射，并將粒子的動(dòng)能吸收。當液體吸收輻射的能量時(shí)，輻射分解與自由基開(kāi)始出現，這是一種高度反應但存在時(shí)間又非常短暫的化學(xué)物種。它們能夠被轉化為電能，進(jìn)一步提高了電池輸出的功率。

密蘇里團隊稱(chēng)，該發(fā)現揭示了核電池發(fā)電的新機制，并為創(chuàng )造能量密度更高的化學(xué)電池鋪平了道路。同時(shí)水性電池中的離子溶液不易凍結，在非常低的溫度下也可以工作。這意味著(zhù)其應用范圍很寬，包括汽車(chē)電池、航天、醫療、極地研究設備等領(lǐng)域。