人民網(wǎng)>>經(jīng)濟(jì)·科技   2026年07月18日

西北師范大學(xué)日前對(duì)外發(fā)布“千紀(jì)源天樞”碳-14核電池和“千紀(jì)源能樞”碳化硅換能器兩項(xiàng)核心成果，標(biāo)志著我國(guó)在微型同位素電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全鏈條技術(shù)自主可控，完成了從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵跨越。

微型核電池，是一種利用放射性同位素衰變能轉(zhuǎn)化為電能的微型裝置。它無需外部能源輸入、不用補(bǔ)充燃料，工作原理與太陽能電池類似，通過輻射伏特效應(yīng)將衰變能轉(zhuǎn)化為電能。其功率集中在納瓦至微瓦量級(jí)，適用于傳感器供電、信號(hào)發(fā)射等低功耗信息傳感場(chǎng)景，不具備為手機(jī)、家電等瓦級(jí)以上功率設(shè)備供電的能力。

西北師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院博士、技術(shù)負(fù)責(zé)人張光輝介紹：“碳-14核電池的核心功能是解決極端工況下長(zhǎng)壽命微功率傳感器的能量供給難題。”由于碳-14的半衰期長(zhǎng)達(dá)5730年，理論上碳-14核電池?fù)碛虚L(zhǎng)達(dá)數(shù)千年的超長(zhǎng)壽命。同時(shí)，放射源衰變時(shí)放出的粒子能量、速度，不受外界溫度、壓力、電磁場(chǎng)及化學(xué)反應(yīng)的影響，可在深空、深海、極地等極端環(huán)境中穩(wěn)定工作。

核電池由放射源、換能器和封裝結(jié)構(gòu)三部分組成，其中換能器是最核心的部件，承擔(dān)著將放射源衰變能轉(zhuǎn)化為電能的關(guān)鍵作用。此次團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的碳化硅換能器可適配多種放射源，能量轉(zhuǎn)換效率高，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

去年3月，該團(tuán)隊(duì)發(fā)布國(guó)內(nèi)首款碳-14核電池原型機(jī)“燭龍一號(hào)”。在此基礎(chǔ)上，“千紀(jì)源天樞”碳-14核電池實(shí)現(xiàn)了小型化、高功率、低成本、高集成的系統(tǒng)性升級(jí)。

新品在16.8立方厘米體積內(nèi)實(shí)現(xiàn)1.13微瓦的功率輸出，體積縮減至前代的17%，體積功率密度提升15.5倍，放射源用量降至前代的22%，成本大幅下降。

據(jù)西北師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院教授、研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人蘇茂根介紹，此次發(fā)布的“千紀(jì)源”系列成果實(shí)現(xiàn)了五項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)突破，涵蓋放射源適配技術(shù)、碳化硅換能技術(shù)、三維疊層封裝技術(shù)、智能電源管理技術(shù)和無線自供電傳感技術(shù)，構(gòu)建了國(guó)產(chǎn)化自主可控的碳-14核電池全鏈條技術(shù)體系。

受能源安全和脫碳需求驅(qū)動(dòng)，全球核電市場(chǎng)正進(jìn)入擴(kuò)張期。碳-14核電池在深海深空探測(cè)、無人環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)物聯(lián)互聯(lián)、植入式醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域需求廣闊。目前，研發(fā)團(tuán)隊(duì)已與多家企業(yè)簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，圍繞技術(shù)成果轉(zhuǎn)化、多場(chǎng)景工程化應(yīng)用、同位素原材料供應(yīng)等領(lǐng)域展開合作，積極推動(dòng)科技成果產(chǎn)業(yè)化落地。

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