功能序构气凝胶在光热电转换中的应用
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1.西安交通大学 国家储能技术产教融合创新平台中心 能源与动力工程学院;2.山东大学 高等技术研究院

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中图分类号:

TB39

基金项目:

国家重点基础研究发展计划(2022YFC2204302);国家自然科学基金资助项目(52130604)*第一作者:唐桂华(1974—),男,湖南衡南人,教授,博士,博士生导师,E-mail:ghtang@mail.xjtu.edu.cn ,孙春磊1,代淇好1,杜 慕2


Applications of functionally architected aerogels in photo-thermo-electric conversion
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    摘要:

    信息技术与新能源领域的突破性进展,对材料内部的能量调控提出了更严苛的要求。传统材料设计常陷入光、热、电输运参数间的固有制衡,亟需建立从底层解耦并重构材料功能的新范式。系统地综述了以纳米多孔气凝胶为载体,通过功能序构设计理念,利用不同维度结构基元的跨尺度组装,实现对多种能量载流子输运的精准调控。基于此理论框架,聚焦于光热电转换的前沿应用,重点评述了气凝胶在光热转换、光电转换、热电直接转换及光–热–电协同系统中的研究进展与性能优化途径。最后展望了人工智能驱动的逆向设计和多载流子协同调控等未来研究方向,为按需设计下一代高性能光热电转换材料提供新视角。

    Abstract:

    Recent advances in information technology and new energy systems have introduced increasingly stringent requirements in regulating energy transport within materials. Conventional material-design paradigms are limited by inherent trade-offs among optical, thermal, and electrical transport properties, creating an urgent need for a new paradigm to fundamentally decouple and reconstruct material functionalities Recent progress on nanoporous aerogels as an enabling platform is systematically summarized, emphasizing how hierarchical structural design and cross-scale assembly of building units allow precise control of diverse energy-carrier transport. Based on this theoretical framework, advanced applications in photo–thermal–electrical energy conversion are highlighted, with particular emphasis on research progress and performance optimization pathways of aerogels for photothermal, photoelectric, thermoelectric, and integrated photo–thermal–electric systems. Finally, future research directions including AI-driven inverse design and synergistic regulation of multiple energy carriers are outlooked, providing new perspectives for the on-demand development of next-generation high-performance photo–thermal–electrical conversion materials.

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  • 收稿日期:2025-11-27
  • 最后修改日期:2026-01-04
  • 录用日期:2026-01-16
  • 在线发布日期: 2026-01-30
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