美國密蘇里大學研究團隊近日對外表示，他們已經敲開了新一代水性核電池的大門。該技術應用范圍廣泛，從汽車電池到航天器，均可使用。該研究成果被刊登在了《自然》雜志上。

        核電池的基本原理是通過輻射釋放能量。自上世紀50年代開始，核電池的研究便已開始，并被應用在早期的心臟起搏器上。核電池是安全的，現在，包括臥室內的火災探測器、建筑物的緊急出口標志等，都有核電池的身影。這些安全設施之所以依賴核電池，是因為該電池的最大特性——壽命超長。無需充電，在十幾年內，核電池都能夠源源不斷提供能量。

        但核電池的缺點也非常明顯。首先，其輻射量中僅有一小部分能夠有效轉化為電荷，能量密度很低。再者，核電池的輻射可能會影響到核電池中的半導體部件。

        核電池的關鍵在β衰變。在這一過程中，原子核內一個中子轉變為一個質子，同時釋放一個電子，即β粒子。高能電子束在穿過窗口通道后進入捕獲層，半導體材料內部電子將被β粒子激發到激發態，從而形成電子-空穴對，最后形成宏觀電壓，在擁有回路后，就產生了電流。由于這個機制類似于光伏效應（Photovoltaic），所以用β衰變作為能量源的核電池也被稱為貝塔伏特電池（Betavoltaic）。

        為了屏蔽核電池中β射線的影響，過去的研究一直把屏蔽材料的研究聚焦在固體材料之上。但事實上，液體才是目前已知效果最好的屏蔽材料。

        由Jae W Kwon領導的密蘇里大學研究團隊發現，在將輻射直接轉化為電荷的過程中，液體是出色的媒介。此外，在液體中，β射線持續激發的自由基也能發電。

        密蘇里團隊使用鍶90作為核電池的β源，以鍍鉑的二氧化鈦電極來收集能量，并將其轉化為電子。值得一提的是，鈦在防曬霜和抗紫外線阻斷劑中，是常見的元素。

        密蘇里團隊研發的核電池有水性的半導體材料，在屏蔽輻射的同時，它還能吸收輻射，并將β粒子的動能吸收。當液體吸收輻射的能量時，輻射分解與自由基開始產生，這是一種高度反應但存在時間又非常短暫的化學物種。它們能夠被轉化為電能，進一步提高了電池輸出的功率。

        密蘇里團隊稱，該發現揭示了核電池發電的新機制，并為創造能量密度更高的化學電池鋪平了道路。

        Jae W Kwon表示，“水性電池中的離子溶液不易凍結，在非常低的溫度下也可以工作。這意味著其應用范圍很寬，包括汽車電池。如果包裝得好，或許航天器上也能用”。