- 向SCI期刊投稿时需要了解的步骤 58
- 发表科学技术哲学相关论文的中文学 46
- 关于SCI论文职称评审认可的标准 50
- 关于在国际学术会议上着装的建议 57
- 浙江大学医学院在基于结构设计的改 68
- sci论文二作和通讯作者哪个重要 37
- 在国际学术会议上如何社交的建议 59
- 考研怎么备考考研怎么备考 48
- 论文查重检测的意义和目的是什么意 51
- 探讨预防医学论文研究方向及写作建 51
- 光学类SCI期刊中有哪些是二区的 47
- sci论文审稿多久给审稿意见 29
- 参加线上学术会议时需要准备的材料 48
- 关于网页设计方向论文题目借鉴及期 50
- 介绍学术著作出版的3个关键步骤 61
- 中国水利技术信息中心 1420
- 河南省科学院 22650
- 云南师范大学 1380
- 烟台群英会议服务有限公司 23397
- 北京华艺喜玛会展服务有限公司上海 20409
- 北京艾尚国际展览有限公司 7377
- ICVMIP 22381
- ICDES 20372
- 重庆市第三军医大学新桥医院心外科 17404
- iwebm2017 organi 23376
- 北京青春足迹保健会所 23390
- 东南亚研究 22399
- 北京中材企联新材料技术研究中心( 7408
- 山东泓平会议服务有限公司 23381
- 中国水利技术信息中心 23404
- 北京艾尚国际展览有限公司 23397
- 上海信世展览服务有限公司 7495
- HKSME 22418
- 上海季泽会展服务有限公司 23389
- 第九届机械与电子国际学术会议 23407
清华大学化学系曲良体、程虎虎团队在机器学习增强的石墨烯水诱导发电及功能应用上取得进展
2024/04/22
地球上的海洋、江河、空气中含有巨大且丰富的水资源。近年来,利用水资源与纳米材料相互作用产生电能的研究受到广泛关注,所构建的水诱导发电机(Water-enabled Electricity Generation, WEG)或者水伏器件是一种新型的清洁能源材料技术,有望助力人类社会未来可持续发展。然而,水与纳米材料相互作用产生电能过程受到纳米级通道结构、规模集成度、多重材料参数等的耦合影响,使得开发高性能的水诱导发电机非常困难。
近日,清华大学化学系曲良体教授、程虎虎博士及团队成员利用旋转冷冻工艺,制备了具有长程有序二维通道结构的石墨烯水诱导发电机(2D-WEG),将大规模二维孔道有序集成,通过与水相互作用直接产生电能。同时,基于WEG发电器件的发电原理与流动电势的相似性,研究者开发了基于迁移学习技术的性能优化框架,其能够使用小规模的实验数据和大规模的流动电势数据,实现发电性能的准确预测,并利用差分进化算法实现多个参数的耦合优化。
相比传统的机器学习方法,迁移学习模型能够在小规模的实验数据下实现对发电性能的准确预测。最终,通过迁移学习技术的多参数耦合优化模型和试验结合,构建了一系列具有不同发电行为的高性能水诱导发电机WEG,实现了水诱导发电机的定制化开发。此外,所开发2D-WEG器件优异的力学性能使得其在不同的拉伸和弯曲变形下均能保持性能稳定。研究者还展示了所开发的水流诱导发电器件驱动LED阵列、科学计算器、电子墨水屏等多种商用电子器件的应用场景。该研究不仅为高性能的水诱导发电机的设计与开发提供了新的路径,所构建的迁移学习优化框架也降低了机器学习方法在训练数据不足的传统物理、化学领域应用的门槛。相关成果以“迁移学习增强超有序氧化石墨烯纳米孔道水诱导发电”(Transfer learning enhanced water-enabled electricity generation in highly oriented graphene oxide nanochannels)在《自然·通讯》(Nature Communnications)发表。
2D-WEG石墨烯水诱导发电机研究成果示意及效果图
利用水与功能材料相互作用产生电能研究还被用于开发多种先进功能器件。例如,该研究团队发展的不对称结构石墨烯薄膜,能够吸收空气中的水分形成稳定电势,构建了一种湿气发电(Moisture-enabled Electricity Generation, MEG)薄膜,能够对温度、湿度、压力、光照等多种环境刺激产生响应信号。通过机器学习解析和薄膜器件构筑,开发了MEG自供电单组份实时多模态传感。基于此开发的MEG多功能手环,能够根据手腕处的压力变化情况,来识别多种操作手势和常用的手语信号,实现了自供能的人机交互。同时,其可以同步监测人体的脉搏、体温和皮肤湿度变化情况,并对多种心脏类疾病进行识别和预警,实现了使用单一MEG器件来进行多指标的人体健康检测。
湿气发电薄膜自供电单组份实时多模态传感
上述成果通讯作者为清华大学化学系曲良体教授和程虎虎博士,杨策博士为第一作者。该研究得到国家自然科学基金、清华大学佛山先进制造研究院、国强研究院项目的资助,同时得到清华大学有机光电子与分子工程教育部重点实验室、高端装备界面科学与技术全国重点实验室、柔性电子技术实验室的支持。
文章来源清华大学新闻,分享只为学术交流,如涉及侵权问题请联系我们,我们将及时修改或删除。
清华大学 药学院李寅青团队与生命学院李丕龙团队合作揭示基因表达的“保温杯”
清华大学 物理系薛平课题组和公安部鉴定中心张宁团队合作在电子数据取证上取得重要进展
中国地质科学院地质所在青藏高原隆升及东向生长的机制方面取得新进展
清华大学罗三中团队在发展手性分子精准构筑的新途径方面取得进展
清华大学地学系张强课题组揭示中国清洁空气行动的碳减排协同效益
北京大学地空学院岳汉、宋晓东团队揭示2023年土耳其大双震的超剪切触发和级联破裂过程
第四届计算机图形学、图像与虚拟化研究国际会议(ICCGIV 2024)(2024-05-17)
第九届机电控制技术与交通运输国际学术会议(ICECTT 2024)(2024-05-24)
2024年教育政策与实践研讨会(ICEPP 2024)(2024-05-24)
第三届机电一体化与机械工程国际会议(ICMME2024)(2024-05-24)
2024年电子器件、传感控制技术与光学机械工程国际学术会议(EDSCTOE 2024)(2024-05-25)
第十四届地质和地球物理学国际会议(ICGG 2024)(2024-05-31)
2024年食品工程与农业科学国际会议(ICFEAS 2024)(2024-06-02)
2024年第三届网络、通信与信息技术国际会议(CNCIT 2024)(2024-06-07)
第十届机械工程、材料和自动化技术国际会议(MMEAT 2024)(2024-06-21)
2024年先进机器人,自动化工程与机器学习国际会议(ARAEML 2024)(2024-06-28)
2024年绿色能源、智能电网与电力系统国际会议(ICGESGPS 2024)(2024-6-30)
2024年环境污染与绿色能源国际学术会议(ICEPGE 2024)(2024-6-21)
2024年智能仿生、算法与自动控制国际研讨会(ISIBAAC 2024)(2024-5-25)
2024材料化学、能源科学与复合材料国际会议(MCESCM 2024)(2024-5-30)
2024先进制造技术与光电材料国际学术会议(AMTOM 2024)(2024-6-29)
2024年管理创新、公共服务与可持续发展国际会议(MIPSSD 2024)(2024-5-30)
2024年电力电子、先进控制与材料国际会议(PEACM 2024)(2024-6-29)
2024年教育、健康与人文发展国际会议(ICEHHD 2024)(2024-7-27)
2024年第二届人工智能与电力工程国际会议(AIPE 2024)(2024-10-25)
2024年机械、材料工程与应用力学国际学术会议(ICMEAM 2024)(2024-6-23)