#你不知道的科学那些事儿# 【延缓衰老，它们自有一套[星星]】宇宙中绝大部分恒星最终会演化成白矮星，进入衰老期。此前的研究认为，白矮星都会以相同的速度冷却寂灭。
近日，一个国际研究团队发现，存在一类新的白矮星，其衰老过程较恒星标准演化模型更缓慢。相关研究成果9月6日发表于《自然—天文学》。
恒星延缓衰老的秘诀
恒星演化理论表明，不是所有恒星都以同样的方式衰老死亡。
质量大于10倍太阳质量的恒星，一般会形成超新星爆发而结束一生。但宇宙中的绝大多数恒星（约98%）最终会演化成为白矮星，然后逐渐冷却变暗，继而衰老死亡。因此，作为最终产物的白矮星也意味着“年老的恒星”。
什么是白矮星？在恒星演化的最后阶段，外层物质迅速抛射，最后只留下曾经的“星核”，即白矮星，之后随着时间推移逐渐冷却寂灭。
“因为白矮星极为致密，无法通过引力收缩或核反应再产生能量，所以一般认为白矮星都会以相同的速度冷却。”论文第一作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所博士研究生陈剑星告诉《中国科学报》，“我们的研究发现并不是所有的白矮星都以同样的方式冷却结束，存在一类比正常情况冷却更慢的白矮星。”2019年，毕业于北京师范大学后，陈剑星获国家留学基金委资助赴意大利博洛尼亚大学攻读博士学位。
为什么这类白矮星的冷却更慢？论文通讯作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所教授Francesco Ferraro解释道：“这类白矮星依然存在残留的氢壳层，壳层的质量虽然很薄，大约为太阳质量的1/10000，但已经足够维持其表面的稳定核反应，从而确保其有足够的能量延缓冷却进程。”
“双胞胎星团”冷却差异
Ferraro带领国际团队开展的研究基于对两个大型恒星集团的观测：球状星团M3与M13。球状星团M3与M13在很多物理特性方面都极为相似，例如总质量、年龄和金属丰度等。所以这两个星团有时也被称作“双胞胎星团”。
研究团队利用哈勃太空望远镜（HST）的深空数据，对这两个极为相似的恒星系统进行比较研究时发现，虽然M3与M13很多地方相似，但在恒星演化接近晚期的阶段却存在较显著的区别。这也为研究白矮星存在不同的冷却过程提供了理想的研究样本。
论文作者之一、意大利国立天体物理研究所博士Mario Cadelano说：“哈勃太空望远镜对这两个球状星团提供了极佳的观测数据，无论是数据质量还是对星团中心较为完整的覆盖范围，让我们可以在恒星演化方面对M3和M13进行精确的比较。”
在对两个球状星团进行比较研究的过程中，研究团队惊讶地发现，在相同星等范围区间内，M13的白矮星的数量要明显地多于M3（M13中包含超过460颗白矮星，而M3中只有326颗）。更令人意外的是，M13包含的总体恒星的数量却比M3要少一些。也就是说，M13和M3中的白矮星冷却特征存在明显不同：M13的白矮星相较于M3而言，冷却速率更慢。
论文作者之一、阿根廷拉普拉塔国立大学教授Leandro Althaus参与构建了缓慢冷却的白矮星模型，他解释道：“氢壳层燃烧提供的能源的确延缓了白矮星的冷却过程，并产生了一类‘缓慢冷却白矮星’，其外表和普通白矮星极为相似，但冷却时间却显著不同。”
由于两类白矮星存在不同的物理机制，从而导致在观测上产生了不同的表观特征，但也引出了一个新的问题：为什么M13存在这类机制，M3却不存在呢？是什么导致了白矮星核心外围存在不同程度的残余氢包层呢？
在演化阶段寻找答案
“所有答案都可以回到白矮星之前的演化阶段寻找。”陈剑星说。
白矮星通常被认为已经结束了核反应，只存在纯粹的冷却过程，随着时间推移逐渐变冷变暗。但陈剑星等人的研究表明，纯冷却过程并不适用于所有的白矮星，而取决于其过去经历的演化阶段，一些白矮星可能依然存在其他的能量来源从而维持比普通白矮星更长的冷却时间。
陈剑星打了一个比方：“如果把白矮星比作老年人，那么其前身星所经历的演化阶段就像人的一生，有些人遇到一些‘重大的打击’耗尽所有的精力后，容易迅速衰老，无法再焕发出年轻时的活力；有些人却很幸运地避免经历类似的‘重大打击’，在他们退休安度晚年之时依然能够精神焕发。”
对于恒星来说，可以称得上“重大打击”的演化过程则是“第三次疏浚”，这是发生在即将进入白矮星演化阶段时的一类元素混合过程。此时恒星壳层的绝大多数氢由于疏浚几乎燃烧殆尽，无法再提供新的能量。但是，有一些更小质量的恒星可以跳过“疏浚”阶段，直接演化成白矮星，而此时就能保存更多的壳层氢。
由于M13中大部分恒星的质量相对低一些，从而能够跳过“疏浚”阶段。“通过将慢冷却白矮星模型与恒星演化的标准模型相结合，我们可以精确再现M3和M13的特征。因此，这一发现为我们探究低质量恒星的最终演化阶段，尤其是探究演化末期展现出的不同特征之间的关联提供了很好的机会。”论文作者之一、英国利物浦约翰摩尔斯大学教授Maurizio Salaris说。
这项研究结果也将对天文学家测量银河系恒星年龄产生直接影响。
在此之前，白矮星演化模型是可预测的冷却过程，冷却温度与恒星年龄之间有一定的关联。所以白矮星的冷却速率也被当作宇宙时钟，从而可以确定所在星团的年龄。如果白矮星壳层存在氢燃烧，那么根据之前的方法确定的恒星年龄不确定度可达10亿年。
Ferraro最后总结说：“我们此次的发现改变了目前普遍对白矮星的定义，并且打开了对恒星演化衰亡过程新的认知，为进一步探索维持氢壳层从而减缓白矮星冷却的机制。我们正对其他类似M13的球状星团进行新的研究。”https://t.cn/A6Ige1Eg
近日，一个国际研究团队发现，存在一类新的白矮星，其衰老过程较恒星标准演化模型更缓慢。相关研究成果9月6日发表于《自然—天文学》。
恒星延缓衰老的秘诀
恒星演化理论表明，不是所有恒星都以同样的方式衰老死亡。
质量大于10倍太阳质量的恒星，一般会形成超新星爆发而结束一生。但宇宙中的绝大多数恒星（约98%）最终会演化成为白矮星，然后逐渐冷却变暗，继而衰老死亡。因此，作为最终产物的白矮星也意味着“年老的恒星”。
什么是白矮星？在恒星演化的最后阶段，外层物质迅速抛射，最后只留下曾经的“星核”，即白矮星，之后随着时间推移逐渐冷却寂灭。
“因为白矮星极为致密，无法通过引力收缩或核反应再产生能量，所以一般认为白矮星都会以相同的速度冷却。”论文第一作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所博士研究生陈剑星告诉《中国科学报》，“我们的研究发现并不是所有的白矮星都以同样的方式冷却结束，存在一类比正常情况冷却更慢的白矮星。”2019年，毕业于北京师范大学后，陈剑星获国家留学基金委资助赴意大利博洛尼亚大学攻读博士学位。
为什么这类白矮星的冷却更慢？论文通讯作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所教授Francesco Ferraro解释道：“这类白矮星依然存在残留的氢壳层，壳层的质量虽然很薄，大约为太阳质量的1/10000，但已经足够维持其表面的稳定核反应，从而确保其有足够的能量延缓冷却进程。”
“双胞胎星团”冷却差异
Ferraro带领国际团队开展的研究基于对两个大型恒星集团的观测：球状星团M3与M13。球状星团M3与M13在很多物理特性方面都极为相似，例如总质量、年龄和金属丰度等。所以这两个星团有时也被称作“双胞胎星团”。
研究团队利用哈勃太空望远镜（HST）的深空数据，对这两个极为相似的恒星系统进行比较研究时发现，虽然M3与M13很多地方相似，但在恒星演化接近晚期的阶段却存在较显著的区别。这也为研究白矮星存在不同的冷却过程提供了理想的研究样本。
论文作者之一、意大利国立天体物理研究所博士Mario Cadelano说：“哈勃太空望远镜对这两个球状星团提供了极佳的观测数据，无论是数据质量还是对星团中心较为完整的覆盖范围，让我们可以在恒星演化方面对M3和M13进行精确的比较。”
在对两个球状星团进行比较研究的过程中，研究团队惊讶地发现，在相同星等范围区间内，M13的白矮星的数量要明显地多于M3（M13中包含超过460颗白矮星，而M3中只有326颗）。更令人意外的是，M13包含的总体恒星的数量却比M3要少一些。也就是说，M13和M3中的白矮星冷却特征存在明显不同：M13的白矮星相较于M3而言，冷却速率更慢。
论文作者之一、阿根廷拉普拉塔国立大学教授Leandro Althaus参与构建了缓慢冷却的白矮星模型，他解释道：“氢壳层燃烧提供的能源的确延缓了白矮星的冷却过程，并产生了一类‘缓慢冷却白矮星’，其外表和普通白矮星极为相似，但冷却时间却显著不同。”
由于两类白矮星存在不同的物理机制，从而导致在观测上产生了不同的表观特征，但也引出了一个新的问题：为什么M13存在这类机制，M3却不存在呢？是什么导致了白矮星核心外围存在不同程度的残余氢包层呢？
在演化阶段寻找答案
“所有答案都可以回到白矮星之前的演化阶段寻找。”陈剑星说。
白矮星通常被认为已经结束了核反应，只存在纯粹的冷却过程，随着时间推移逐渐变冷变暗。但陈剑星等人的研究表明，纯冷却过程并不适用于所有的白矮星，而取决于其过去经历的演化阶段，一些白矮星可能依然存在其他的能量来源从而维持比普通白矮星更长的冷却时间。
陈剑星打了一个比方：“如果把白矮星比作老年人，那么其前身星所经历的演化阶段就像人的一生，有些人遇到一些‘重大的打击’耗尽所有的精力后，容易迅速衰老，无法再焕发出年轻时的活力；有些人却很幸运地避免经历类似的‘重大打击’，在他们退休安度晚年之时依然能够精神焕发。”
对于恒星来说，可以称得上“重大打击”的演化过程则是“第三次疏浚”，这是发生在即将进入白矮星演化阶段时的一类元素混合过程。此时恒星壳层的绝大多数氢由于疏浚几乎燃烧殆尽，无法再提供新的能量。但是，有一些更小质量的恒星可以跳过“疏浚”阶段，直接演化成白矮星，而此时就能保存更多的壳层氢。
由于M13中大部分恒星的质量相对低一些，从而能够跳过“疏浚”阶段。“通过将慢冷却白矮星模型与恒星演化的标准模型相结合，我们可以精确再现M3和M13的特征。因此，这一发现为我们探究低质量恒星的最终演化阶段，尤其是探究演化末期展现出的不同特征之间的关联提供了很好的机会。”论文作者之一、英国利物浦约翰摩尔斯大学教授Maurizio Salaris说。
这项研究结果也将对天文学家测量银河系恒星年龄产生直接影响。
在此之前，白矮星演化模型是可预测的冷却过程，冷却温度与恒星年龄之间有一定的关联。所以白矮星的冷却速率也被当作宇宙时钟，从而可以确定所在星团的年龄。如果白矮星壳层存在氢燃烧，那么根据之前的方法确定的恒星年龄不确定度可达10亿年。
Ferraro最后总结说：“我们此次的发现改变了目前普遍对白矮星的定义，并且打开了对恒星演化衰亡过程新的认知，为进一步探索维持氢壳层从而减缓白矮星冷却的机制。我们正对其他类似M13的球状星团进行新的研究。”https://t.cn/A6Ige1Eg
【恒星也有“冻龄”奥秘？[思考]】宇宙中绝大部分恒星最终会演化成白矮星，进入衰老期。此前的研究认为，白矮星都会以相同的速度冷却寂灭。
近期，由意大利博洛尼亚大学（UNIBO）和意大利国立天体物理研究所（INAF）主导的一项研究发现，存在一类新的白矮星，其衰老过程较恒星标准演化模型更为缓慢。相关研究成果https://t.cn/A6IrpVO3月6日发表于《自然·天文学》。
恒星延缓衰老的秘诀
恒星演化理论表明，不是所有类型的恒星都以同样的方式衰老死亡。对于质量大于10倍太阳质量的恒星，一般形成超新星爆发而结束一生。但宇宙中的绝大多数恒星（约98%）最终会演化成为白矮星，然后逐渐冷却变暗，继而衰老死亡。因此，作为最终产物的白矮星也意味着“年老的恒星”。
什么是白矮星？在恒星演化的最后阶段，外层物质迅速抛射，最后只留下曾经的“星核”，即白矮星，之后随着时间推移逐渐冷却寂灭。
“因为白矮星极为致密，无法通过引力收缩或核反应再产生能量，所以一般认为白矮星都会以相同的速度冷却。”论文第一作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所博士研究生陈剑星告诉《中国科学报》，“我们的研究发现并不是所有的白矮星都以同样的方式冷却结束，存在一类比正常情况冷却更慢的白矮星。”
为什么这类白矮星的冷却更慢？论文通讯作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所教授Francesco Ferraro解释道：“这类白矮星依然存在残留的氢壳层，壳层的质量虽然很薄，大约为太阳质量的1/10000，但已经足够维持其表面的稳定核反应，从而确保其有足够的能量以延缓冷却的进程。”
“双胞胎星团”冷却差异
Francesco Ferraro带领国际团队开展的研究基于对两个大型恒星集团的观测：球状星团M3与M13。球状星团M3与M13在很多物理特性方面都极为相似，例如总质量，年龄和金属丰度等。所以这两个星团有时也被称作“双胞胎星团”。
图：哈勃太空望远镜所拍摄的M3星团（左）和M13星团（右）
研究团队利用哈勃太空望远镜（HST）的深空数据，对这两个极为相似的恒星系统进行比较研究时发现，虽然M3与M13很多地方相似，但在恒星演化接近晚期的阶段却存在较为显著的区别，这也为研究作为晚期阶段的白矮星存在不同的冷却过程提供了理想的研究样本。
论文作者之一、意大利国立天体物理研究所博士Mario Cadelano说：“哈勃太空望远镜对这两个球状星团提供了极佳的观测数据，无论是数据质量还是对星团中心较为完整的覆盖范围，让我们可以对M3和M13在恒星演化方面进行精确地比较。”
在对两个球状星团进行比较研究的过程中，研究团队惊讶地发现，在相同星等范围区间内，M13的白矮星的数量要明显地多于M3（M13中包含超过460颗白矮星，而M3中只有326颗）。更令人意外的是，M13所包含的总体恒星的数量却比M3要少一些。也就是说M13和M3中的白矮星冷却特征存在明显不同：M13的白矮星相较于M3而言，冷却速率更慢。
论文作者之一、阿根廷拉普拉塔国立大学教授Leandro Althaus参与构建了缓慢冷却的白矮星模型，他解释道：“氢壳层燃烧所提供的能源的确延缓了白矮星的冷却过程，并产生了一类‘缓慢冷却白矮星’，其外表和普通白矮星极为相似，但冷却时间却显著不同。”
由于两类白矮星存在不同的物理机制，从而导致在观测上产生了不同的表观特征，但也引出了一个新的问题：为什么M13存在这类机制，M3却不存在呢？是什么导致了白矮星核心外围存在不同程度的残余氢包层呢？
在演化阶段寻找答案
“所有的答案都可以在白矮星之前的演化阶段去寻找。”陈剑星说。
白矮星通常被认为已经结束了核反应，只存在纯粹的冷却过程，随着时间推移逐渐变冷变暗。但陈剑星等人的研究表明，纯冷却过程并不适用于所有的白矮星，而需要取决于其过去所经历的演化阶段，一些白矮星可能依然存在其他的能量来源从而维持比普通白矮星更长的冷却时间。
陈剑星打了一个比方：“如果把白矮星比作老年人，那么其前身星所经历的演化阶段就像一个人所经历的一生，有些人遇到一些“重大的打击”耗尽所有的精力衰老后，容易迅速衰老，无法再焕发出年轻时的活力；有些人却能很幸运地避免经历类似的“重大打击”，在他们退休安度晚年之时依然能够精神焕发。”
对于恒星来说，可以称得上“重大打击”的演化过程则是“第三次疏浚”，这是发生在即将进入白矮星演化阶段时所经历的一类元素混合过程。此时恒星壳层的绝大多数氢由于疏浚几乎燃烧殆尽，无法再在白矮星阶段提供新的能量。但是，有一些更小质量的恒星可以跳过“疏浚”阶段，直接演化成白矮星，而此时就能保存更多的壳层氢。
由于M13中大部分恒星的质量相对低一些，从而能够跳过“疏浚”阶段而保留有足够产生核反应的氢壳层。“通过将慢冷却白矮星模型与恒星演化的标准模型相结合，我们可以精确再现球状星团M3和M13中出现的特征。因此，这一发现为我们探究低质量恒星的最终演化阶段，尤其是探究演化末期展现出的不同特征之间的关联提供了很好的机会。”论文作者之一、利物浦约翰摩尔斯大学教授Maurizio Salaris说。
这项研究结果也将对天文学家测量银河系恒星的年龄方面产生直接的影响。在此之前，白矮星演化模型是可预测的冷却过程，其冷却的温度与恒星年龄之间有一定的关联。所以白矮星的冷却速率也被当作宇宙时钟，从而可以确定所在星团的年龄。如果白矮星壳层存在氢燃烧，那么根据之前的方法确定的恒星年龄不确定度可达10亿年。
Francesco Ferraro最后总结说：“我们此次的发现改变了目前普遍对白矮星的定义，并且打开了对恒星演化衰亡过程新的认知，为进一步探索维持氢壳层从而减缓白矮星冷却的机制。我们正对其他类似M13的球状星团进行新的研究。”https://t.cn/A6IrpVOR
近期，由意大利博洛尼亚大学（UNIBO）和意大利国立天体物理研究所（INAF）主导的一项研究发现，存在一类新的白矮星，其衰老过程较恒星标准演化模型更为缓慢。相关研究成果https://t.cn/A6IrpVO3月6日发表于《自然·天文学》。
恒星延缓衰老的秘诀
恒星演化理论表明，不是所有类型的恒星都以同样的方式衰老死亡。对于质量大于10倍太阳质量的恒星，一般形成超新星爆发而结束一生。但宇宙中的绝大多数恒星（约98%）最终会演化成为白矮星，然后逐渐冷却变暗，继而衰老死亡。因此，作为最终产物的白矮星也意味着“年老的恒星”。
什么是白矮星？在恒星演化的最后阶段，外层物质迅速抛射，最后只留下曾经的“星核”，即白矮星，之后随着时间推移逐渐冷却寂灭。
“因为白矮星极为致密，无法通过引力收缩或核反应再产生能量，所以一般认为白矮星都会以相同的速度冷却。”论文第一作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所博士研究生陈剑星告诉《中国科学报》，“我们的研究发现并不是所有的白矮星都以同样的方式冷却结束，存在一类比正常情况冷却更慢的白矮星。”
为什么这类白矮星的冷却更慢？论文通讯作者、意大利博洛尼亚大学和意大利国立天体物理研究所教授Francesco Ferraro解释道：“这类白矮星依然存在残留的氢壳层，壳层的质量虽然很薄，大约为太阳质量的1/10000，但已经足够维持其表面的稳定核反应，从而确保其有足够的能量以延缓冷却的进程。”
“双胞胎星团”冷却差异
Francesco Ferraro带领国际团队开展的研究基于对两个大型恒星集团的观测：球状星团M3与M13。球状星团M3与M13在很多物理特性方面都极为相似，例如总质量，年龄和金属丰度等。所以这两个星团有时也被称作“双胞胎星团”。
图：哈勃太空望远镜所拍摄的M3星团（左）和M13星团（右）
研究团队利用哈勃太空望远镜（HST）的深空数据，对这两个极为相似的恒星系统进行比较研究时发现，虽然M3与M13很多地方相似，但在恒星演化接近晚期的阶段却存在较为显著的区别，这也为研究作为晚期阶段的白矮星存在不同的冷却过程提供了理想的研究样本。
论文作者之一、意大利国立天体物理研究所博士Mario Cadelano说：“哈勃太空望远镜对这两个球状星团提供了极佳的观测数据，无论是数据质量还是对星团中心较为完整的覆盖范围，让我们可以对M3和M13在恒星演化方面进行精确地比较。”
在对两个球状星团进行比较研究的过程中，研究团队惊讶地发现，在相同星等范围区间内，M13的白矮星的数量要明显地多于M3（M13中包含超过460颗白矮星，而M3中只有326颗）。更令人意外的是，M13所包含的总体恒星的数量却比M3要少一些。也就是说M13和M3中的白矮星冷却特征存在明显不同：M13的白矮星相较于M3而言，冷却速率更慢。
论文作者之一、阿根廷拉普拉塔国立大学教授Leandro Althaus参与构建了缓慢冷却的白矮星模型，他解释道：“氢壳层燃烧所提供的能源的确延缓了白矮星的冷却过程，并产生了一类‘缓慢冷却白矮星’，其外表和普通白矮星极为相似，但冷却时间却显著不同。”
由于两类白矮星存在不同的物理机制，从而导致在观测上产生了不同的表观特征，但也引出了一个新的问题：为什么M13存在这类机制，M3却不存在呢？是什么导致了白矮星核心外围存在不同程度的残余氢包层呢？
在演化阶段寻找答案
“所有的答案都可以在白矮星之前的演化阶段去寻找。”陈剑星说。
白矮星通常被认为已经结束了核反应，只存在纯粹的冷却过程，随着时间推移逐渐变冷变暗。但陈剑星等人的研究表明，纯冷却过程并不适用于所有的白矮星，而需要取决于其过去所经历的演化阶段，一些白矮星可能依然存在其他的能量来源从而维持比普通白矮星更长的冷却时间。
陈剑星打了一个比方：“如果把白矮星比作老年人，那么其前身星所经历的演化阶段就像一个人所经历的一生，有些人遇到一些“重大的打击”耗尽所有的精力衰老后，容易迅速衰老，无法再焕发出年轻时的活力；有些人却能很幸运地避免经历类似的“重大打击”，在他们退休安度晚年之时依然能够精神焕发。”
对于恒星来说，可以称得上“重大打击”的演化过程则是“第三次疏浚”，这是发生在即将进入白矮星演化阶段时所经历的一类元素混合过程。此时恒星壳层的绝大多数氢由于疏浚几乎燃烧殆尽，无法再在白矮星阶段提供新的能量。但是，有一些更小质量的恒星可以跳过“疏浚”阶段，直接演化成白矮星，而此时就能保存更多的壳层氢。
由于M13中大部分恒星的质量相对低一些，从而能够跳过“疏浚”阶段而保留有足够产生核反应的氢壳层。“通过将慢冷却白矮星模型与恒星演化的标准模型相结合，我们可以精确再现球状星团M3和M13中出现的特征。因此，这一发现为我们探究低质量恒星的最终演化阶段，尤其是探究演化末期展现出的不同特征之间的关联提供了很好的机会。”论文作者之一、利物浦约翰摩尔斯大学教授Maurizio Salaris说。
这项研究结果也将对天文学家测量银河系恒星的年龄方面产生直接的影响。在此之前，白矮星演化模型是可预测的冷却过程，其冷却的温度与恒星年龄之间有一定的关联。所以白矮星的冷却速率也被当作宇宙时钟，从而可以确定所在星团的年龄。如果白矮星壳层存在氢燃烧，那么根据之前的方法确定的恒星年龄不确定度可达10亿年。
Francesco Ferraro最后总结说：“我们此次的发现改变了目前普遍对白矮星的定义，并且打开了对恒星演化衰亡过程新的认知，为进一步探索维持氢壳层从而减缓白矮星冷却的机制。我们正对其他类似M13的球状星团进行新的研究。”https://t.cn/A6IrpVOR
“穿”在身上的电池：纤维锂电池未来不仅可为手机充电，还能重复洗刷 ｜吕京笏 深究科学
“这是储能领域和可穿戴技术领域的里程碑研究”、“柔性电子领域的一个里程碑”，同行专家评论。
9月2日，复旦大学高分子科学系彭慧胜团队在《自然》（Nature）上发文，研制出可以“穿”在身上的纤维锂离子电池。
这项研究主要揭示了纤维锂离子电池内阻随长度的变化规律，以及解决了聚合物复合活性材料和纤维电极界面稳定性难题，从而为构建出综合电化学性能的新型纤维聚合物锂离子电池。
至于这项研究对于我们未来的意义，也许会有那么一天：出门不需要带充电器和充电宝，通过身上穿的衣服，就可以对手机进行无线充电。
虽然听起来有些像科幻片的场景，但它逐步成为现实。
01，纤维锂离子电池的构建到底难在哪里
彭慧胜团队从2008年开始研究新型柔性电池系统，在2013年提出并实现了新型纤维锂离子电池，为有效满足智能电子织物等可穿戴设备能源供给需求提供了新路径。
迄今为止，纤维锂离子电池长度往往在厘米尺度，并且基于整体质量的能量密度也比较低。“纤维锂离子电池就如同毛线，要织成一件可以充电的毛衣，必须保证有足够长的毛线。”复旦大学高分子科学系博士生何纪卿和路晨昊形容道。
在研究过程中逐渐意识到，研究者发现要实现纤维锂离子电池的连续化构建，首先需要解决的一个重要科学问题，是要从源头上厘清纤维电池内阻和长度的关系规律。
通过大量的预实验筛选，广泛尝试了不同电学特性的纤维集流体材料，研究人员最终发现，纤维锂离子电池内阻随长度增加先减小后逐步趋于稳定的变化规律，并且使用纤维集流体的导电率越高，越能有效降低纤维锂离子电池的内阻，从而有利于提升连续长纤维电池的电化学性能。
这为纤维锂离子电池的连续构建提供了有力的理论支撑和依据。
02，如何制备表面涂覆均匀的纤维
事实上，这只是解决了部分问题，要实现高效负载纤维锂离子电池活性材料的高效连续制备，必须有效解决活性材料与导电纤维集流体的界面稳定性难题。
“在纤维表面进行涂覆时很容易产生串珠等涂覆不均匀的现象，就像糖葫芦一样，严重影响了纤维电极制备的连续性和电池的电化学性能。”何纪卿解释道。
经典的平面涂覆方法很难适用于高曲率的纤维。于是，研究者发展出了高效负载纤维锂离子电池活性材料的连续化方法，通过调控正负极活性材料组分和粘附力，有效解决了聚合物复合活性材料与导电纤维集流体的界面稳定性难题，获得了高负载量、涂覆均匀和容量高度匹配的正、负极纤维电极材料。
然后，通过进一步将正极纤维和包覆高分子隔膜的负极纤维进行缠绕组装，并进行有效的封装和电解液注入，最终实现了高性能纤维聚合物锂离子电池的连续化制备。
03，纤维电池未来可为手机等设备充电，可重复水洗
事实上，今年3月，复旦大学彭慧胜等人研制出全柔性织物显示系统，其由发光材料研制而成，可紧贴人体不规则轮廓，像普通织物一样轻薄透气，确保良好的穿着舒适度。
比起传统的平板发光器件，发光纤维直径可在0.2 毫米至0.5 毫米之间精确调控，奠定了其“超细超柔”的特性。以此为材料一针一线梭织而成的衣物，可紧贴人体不规则轮廓，像普通织物一样轻薄透气，确保良好的穿着舒适度。
对比这两项研究成果，彭慧胜表示：“前者是用电，我们现在的这个研究是供电，二者完全不同但又紧密相关。”
纤维锂聚合物离子未来会有广阔的应用前景，如长度为1米的电池可以为智能手机、手环、心率监测仪、血氧仪等可穿戴电子设备长时间连续有效供电，在曲率半径为1厘米的情况下，将纤维锂离子电池弯折10万次后，其容量保持率仍大于80%，以及在重复水洗、挤压等情况下，也可以保持较为稳定的电化学性能。
“如果将电池织物和无线充电发射装置集成，可安全、稳定地为智能手机进行无线充电。”何纪卿说。
目前，该研究团队已研制出高性能的大面积电池织物。
“可穿戴纤维锂离子电池的很多功能已经实现，但对于真正的推广普及来说，依然任重道远。”彭慧胜说。
这是因为从电池本身来说，目前纤维聚合物锂离子电池与生活中常用的平面电池的能量密度相比还有较大的提升空间，除此之外，纤维聚合物锂离子的发展需要有性能评估和使用的行业标准或规范。
下一步，研究者表示不仅需要提高纤维锂离子电池的效率，将其编制在各种衣物中，同时也要让它变成更舒适、美观，让发电的衣服真正成为可能，并走入我们的现实生活场景中。
“这是储能领域和可穿戴技术领域的里程碑研究”、“柔性电子领域的一个里程碑”，同行专家评论。
9月2日，复旦大学高分子科学系彭慧胜团队在《自然》（Nature）上发文，研制出可以“穿”在身上的纤维锂离子电池。
这项研究主要揭示了纤维锂离子电池内阻随长度的变化规律，以及解决了聚合物复合活性材料和纤维电极界面稳定性难题，从而为构建出综合电化学性能的新型纤维聚合物锂离子电池。
至于这项研究对于我们未来的意义，也许会有那么一天：出门不需要带充电器和充电宝，通过身上穿的衣服，就可以对手机进行无线充电。
虽然听起来有些像科幻片的场景，但它逐步成为现实。
01，纤维锂离子电池的构建到底难在哪里
彭慧胜团队从2008年开始研究新型柔性电池系统，在2013年提出并实现了新型纤维锂离子电池，为有效满足智能电子织物等可穿戴设备能源供给需求提供了新路径。
迄今为止，纤维锂离子电池长度往往在厘米尺度，并且基于整体质量的能量密度也比较低。“纤维锂离子电池就如同毛线，要织成一件可以充电的毛衣，必须保证有足够长的毛线。”复旦大学高分子科学系博士生何纪卿和路晨昊形容道。
在研究过程中逐渐意识到，研究者发现要实现纤维锂离子电池的连续化构建，首先需要解决的一个重要科学问题，是要从源头上厘清纤维电池内阻和长度的关系规律。
通过大量的预实验筛选，广泛尝试了不同电学特性的纤维集流体材料，研究人员最终发现，纤维锂离子电池内阻随长度增加先减小后逐步趋于稳定的变化规律，并且使用纤维集流体的导电率越高，越能有效降低纤维锂离子电池的内阻，从而有利于提升连续长纤维电池的电化学性能。
这为纤维锂离子电池的连续构建提供了有力的理论支撑和依据。
02，如何制备表面涂覆均匀的纤维
事实上，这只是解决了部分问题，要实现高效负载纤维锂离子电池活性材料的高效连续制备，必须有效解决活性材料与导电纤维集流体的界面稳定性难题。
“在纤维表面进行涂覆时很容易产生串珠等涂覆不均匀的现象，就像糖葫芦一样，严重影响了纤维电极制备的连续性和电池的电化学性能。”何纪卿解释道。
经典的平面涂覆方法很难适用于高曲率的纤维。于是，研究者发展出了高效负载纤维锂离子电池活性材料的连续化方法，通过调控正负极活性材料组分和粘附力，有效解决了聚合物复合活性材料与导电纤维集流体的界面稳定性难题，获得了高负载量、涂覆均匀和容量高度匹配的正、负极纤维电极材料。
然后，通过进一步将正极纤维和包覆高分子隔膜的负极纤维进行缠绕组装，并进行有效的封装和电解液注入，最终实现了高性能纤维聚合物锂离子电池的连续化制备。
03，纤维电池未来可为手机等设备充电，可重复水洗
事实上，今年3月，复旦大学彭慧胜等人研制出全柔性织物显示系统，其由发光材料研制而成，可紧贴人体不规则轮廓，像普通织物一样轻薄透气，确保良好的穿着舒适度。
比起传统的平板发光器件，发光纤维直径可在0.2 毫米至0.5 毫米之间精确调控，奠定了其“超细超柔”的特性。以此为材料一针一线梭织而成的衣物，可紧贴人体不规则轮廓，像普通织物一样轻薄透气，确保良好的穿着舒适度。
对比这两项研究成果，彭慧胜表示：“前者是用电，我们现在的这个研究是供电，二者完全不同但又紧密相关。”
纤维锂聚合物离子未来会有广阔的应用前景，如长度为1米的电池可以为智能手机、手环、心率监测仪、血氧仪等可穿戴电子设备长时间连续有效供电，在曲率半径为1厘米的情况下，将纤维锂离子电池弯折10万次后，其容量保持率仍大于80%，以及在重复水洗、挤压等情况下，也可以保持较为稳定的电化学性能。
“如果将电池织物和无线充电发射装置集成，可安全、稳定地为智能手机进行无线充电。”何纪卿说。
目前，该研究团队已研制出高性能的大面积电池织物。
“可穿戴纤维锂离子电池的很多功能已经实现，但对于真正的推广普及来说，依然任重道远。”彭慧胜说。
这是因为从电池本身来说，目前纤维聚合物锂离子电池与生活中常用的平面电池的能量密度相比还有较大的提升空间，除此之外，纤维聚合物锂离子的发展需要有性能评估和使用的行业标准或规范。
下一步，研究者表示不仅需要提高纤维锂离子电池的效率，将其编制在各种衣物中，同时也要让它变成更舒适、美观，让发电的衣服真正成为可能，并走入我们的现实生活场景中。
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