传输

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图1多孔材料是能源技术的核心，因其空隙相和固体相均可实现多种能量传输过程（A）多孔材料是“物质”与“空隙”构成的两相复合物。

本综述分析了驱动多孔材料在大多数能源转换与开采技术中应用的基础能量传输过程（图1E），涵盖石油开采、热电推进、太阳能燃料、核电站、电池和燃料电池等领域。

研究多孔材料中的能量传输过程，需更完善的数学和计算模型；

与金属-硫电池类似，相变材料向多孔基质中的渗透需要开放孔隙结构，但这会导致其在工作过程中发生溶出（106）。

对角线边界）时，所有传输过程都会受到限制——但声子、电子等固态能量载体可绕过孔隙发生衍射。

核反应堆中会发生辐射诱导的孔隙形成：入射中子辐照会使核燃料芯块（23⁵UO₂）产生气态核裂变产物（Xe与Kr）（151）。

理解热化学材料中的反应前沿与孔隙动态至关重要，但也极具挑战——因为所有传输过程相互耦合（图4B）（117）。

目前，研究者正开发相关方法，以理解高光照强度下辐射、热量与质量的协同传输过程。

还可考虑其他能量传输过程，如氧化物泡沫中的磁热冷却（162）、多孔能量收集器中的压电与摩擦电效应（163），或净水膜中的定向传质（164）。

这需要开发多尺度计算模型（154）与数学工具（155），以描述并预测耦合能量传输过程。

图4多孔结构中的传输过程模型

图4多孔结构中的传输过程模型（A）空隙三角：质量传输机制与条件的示意图。

该方法还可解释克努森扩散现象：当孔隙中流体分子与孔壁的碰撞频率高于分子间碰撞频率时（dpore<~50nm），有效扩散系数降低，传输过程受表面主导。

为实现清洁、快速、高效的能量转换，需设计多孔结构以允许、调控或阻断能量传输载体的流动。

基于“在多样性中寻求统一性，在进展中明确目标”的思路（2），本文首先探讨多孔固体中的表面与界面，随后阐述质量、电荷、热量、辐射和压力的传输与储存，最后对能源技术中多孔性研究的未来进行简要展望。

在能源器件中，高比表面积还可能引发不良反应，如腐蚀、钝化、裂纹萌生与能量耗散——这凸显了在比表面积与其他能量传输载体之间进行精细平衡的重要性。

多孔结构对辐射传输的调控作用也应用于光电催化领域（129）。

通过静电纺丝制备不同间距的纤维（57）、刻意制造裂缝（58）、激光刻槽（59,60）或其他纳米制造方法（61,62），可在不同层中构建“层级式”（尺寸梯度）孔隙结构，以实现水分传输调控。

（B）质量传输模式：注入流体与开采流体（如盐水与石油，或地热开采中的冷水与热水）的稳定黏性流动，同时伴随孔隙内流体团（油团）的复杂动态变化，包括毛细力导致的边角流动、引发油团聚并的海恩斯跳跃，或活塞式驱替。

此外，PGEH兼具高粘附强度与优异的机械性能(图2l)，利于构建稳定保形的电信号传输界面。

此外，水凝胶电极还需具备出色的粘附性，能够牢固附着在皮肤上，即使在剧烈运动或长时间佩戴的情况下，也能保持稳定的信号传输。

水凝胶表皮电极在电生理信号传输过程中发挥着至关重要的作用。

对于水电解槽（65）、电合成反应器（66）或直接液体燃料电池（67）等涉及气体消耗或生成的器件，需通过调整电极孔隙率来平衡多相流体传输。

因此，实现高效能量传输的关键在于层间带隙匹配与材料选择。

多种异质结策略往往可协同作用，进一步优化钙钛矿与电子层之间的界面匹配与能量传输，为实现更高效率和更优稳定性的钙钛矿太阳能电池提供了有效路径。

文章以“能量传输路径”为主线，系统串联起提高电池效率、降低能量损失的多种策略。

本文围绕太阳能转化为电流的过程，综述了钙钛矿材料内部的能量传输障碍，特别是光吸收层与电子-空穴传输层(HTL和ETL)之间的能量传输机制及材料设计对能量损失的影响。

孔隙还可用于选择性阻断能量流：在热电发生器中，引入不连通孔隙可散射声子但不影响电子传输，在降低热导率的同时，维持高效热电能量转换所需的温差和电子电导率。

有序孔隙结构（如反蛋白石结构与碳框架）有助于均匀金属-空气电池中的电场，从而促进质量传输并抑制可能导致器件短路的枝晶生长（图3I）（81）。

凭借其能量传输能力，多孔材料在各类能源应用中的采用率日益提升，推动了太阳能、核能、电化学、热能及地下能源开采与转化领域的性能突破。

多孔结构对辐射传输的调控作用也应用于光电催化领域（129）。