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Nano Research：哈工大等提出仿生 Janus 微结构薄膜，实现昼夜连续热电能量采集
学术圈重大事件 · 发布 2026-06-23T03:57:00+08:00 · 更新 2026-06-23T04:03:03+08:00
核心结论
Tsinghua University Press 6 月 22 日发布 Nano Research 文章亮点，哈工大、辽宁材料实验室等团队用仿蛾眼 Janus 微结构同时实现 Si 光热吸收和 SiO2 辐射冷却，推动商用热电模块昼夜连续输出。该方案给低功耗物联网和建筑能量采集提供新结构，但仍需长期户外可靠性和真实负载验证。
EurekAlert/Tsinghua University Press 6 月 22 日发布文章亮点，介绍哈尔滨工业大学李垚团队与辽宁材料实验室、远东联邦大学等机构在 Nano Research 发表的工作，DOI 为 10.26599/NR.2026.94908403。团队提出仿蛾眼微结构的 Janus 结构超材料器件，在商用热电模块两端集成 Si 光热吸收板和 SiO2 辐射冷却板，用热端加热与冷端散热协同建立温差。
这条进展的核心不是单一材料性能数字，而是把热电发电系统的两个难点放在同一结构里处理。传统热电系统常依赖工业余热、人体热或主动冷却，能量密度和寄生能耗受限；该方案试图在白天利用光热吸收提高热端温度，在夜间依靠 8-13 微米大气窗口中的辐射冷却维持冷端优势，从而获得 24 小时连续输出。
公开稿给出的可核验参数较具体：热端 Si 光热板在太阳波段吸收率为 95%，冷端 SiO2 板在 8-13 微米窗口发射率为 94.9%；夏季测试中，平均日间输出电压约 70 mV、峰值超过 108 mV，开放系统下功率密度达到 41.5 μW/cm2，最大温差 8.9 摄氏度。室内氙灯模拟中热端 150 秒内升至 51 摄氏度，户外测试中热端可达 58 摄氏度，冷端低于环境约 9 摄氏度。
为什么重要，在于热电能量采集常被物联网、建筑节能、汽车玻璃和自适应热控看作低维护电源或传感节点供能方案，但实际部署往往被昼夜工况、风速、封装和温差稳定性限制。Janus 结构若能在不同季节和自然对流条件下维持温差，就可能为低功耗设备提供更稳定的环境能量入口。
边界同样需要明确。公开稿来自期刊出版方文章亮点，且研究仍是器件级实验验证，不等于已进入商业应用。后续应看长期户外老化、污染和刮擦对微结构的影响，热端与冷端在复杂安装角度下的性能，封装成本，以及在真实传感器负载而不是开路电压条件下的有效能量收益。
信息来源
可信度说明
来源为 EurekAlert 转载的 Tsinghua University Press 文章亮点，页面列明期刊、DOI、机构、关键实验指标和资助信息。可信度边界在于这不是独立评测，性能数字来自作者与出版方材料；工程可靠性、成本和规模化仍需后续研究或第三方测试。
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