大学公园，宾夕法尼亚州-宾夕法尼亚州立大学的一个研究实验室将与卡内基梅隆大学和瑞士弗里堡大学阿道夫·默克尔研究所的其他三个团队平分空军科学研究办公室(AFOSR)提供的一项为期三年、价值255万美元的拨款。这项多学科研究合作旨在开发一个框架，用于设计和生产用于太空应用的软、自充电、生物动力电源。

宾夕法尼亚州立大学机械工程助理教授约瑟夫·纳杰姆(Joseph Najem)将领导该项目，创造一种能够为卫星、相机、气象传感器和其他太空技术提供动力的能源。Najem和他的团队将与弗里堡大学的Michael Mayer密切合作，制造和生产基于聚合物或水凝胶的多功能电源。卡内基梅隆大学的Amir Barati Farimani和弗里堡大学的Christoph Weder将主要专注于模拟和生产所需材料的合成。

纳杰姆说:“目前太空中的挑战是锂离子电池——比如你在手机或电动汽车上找到的那种——是刚性的，而且维护成本很高。”

“它们的安装成本很高，而且需要很多技术来保持运行。此外，由于过度充电可能会发生爆炸，也存在安全隐患。”

根据Najem的说法，太空应用可以受益于一种兼容的、自我可持续的电源，这种电源具有优化的化学和物理性能，可以承受极端条件，并且具有适合低地球轨道任务的电气性能。

这种电源的灵感来自于电鱼使用的电荷分离原理，电鱼的器官可以产生放电来捕食和防御。

Najem说，最近的研究已经展示了基于水凝胶的电源，就像一条电鱼，在选择性膜上移动带电离子以产生高电压的电力。然而，这些电源无法承受太空中的极端温度，也不能自我持续，这对太空应用至关重要。电鱼只需通过进食来充电，从环境中获取能量。根据纳杰姆的说法，在太空中，电源也可以类似地充电，利用可用的资源，比如太阳，就像鱼使用食物一样。

Najem说:“我们相信，软聚合物或水凝胶基材料至少在概念上具有自主运作的潜力。”“最终的系统将是多功能的，具有刺激响应能力，能够按需发电。”

这是Najem实验室今年获得的两笔资助中的第二笔。第一笔奖金是来自AFOSR 2023年青年研究员计划的45万美元奖金。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。