书城科普读物节能:从小事做起
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第47章 别开生面的铁电体换能发电技术

又是一种利用爆炸发电的高技术!这种铁电体爆电换能发电技术,与前面谈的磁能爆炸发电不同,它另辟蹊径,别开生面。

所谓“铁电体爆电换能发电”,就是利用铁电体材料的特性,把炸药爆炸的化学能转换成电能。目前使用的“铁电体”是锆钛酸铅陶瓷。这种材料是经过特殊方法冶炼合成的,它有一种独有的特性,就是当把它放在直流电场中被极化之后,当电场撤除而极化并不随之消失,且还能十分稳定地保持其剩余极化性质。利用这种剩余极化的铁电体作为一种能量载体,当它受到炸药爆炸的冲击作用时,炸药的化学能在其内部形成冲击波。在冲击波产生的压力和温度作用下,贮藏于铁电体内部的能量便可以电能的形式在外负载上释放出来。它的能量转换程式可概括为“较小的电能——化学能——很大的电能”。

利用这种程式转换的电能最大特点是功率高,而电源装置重量轻。经实验表明,锆钛酸铅陶瓷材料极化之后,其能量贮存密度一般为每立方厘米十几焦耳,在爆炸冲击波作用下,只要在微秒级的时间内就可完成能量释放。如体积为30立方厘米,功率大于10瓦,总能量可达数百焦耳,而铁电体的重量很轻(为300克),工作介质炸药约40克,电源总重不超过0.5公斤。

这项技术在我国研究很早,60年代初在著名科学家王淦昌组织推动下,就开始了这项新技术的研究开发。目前,在材料制作工艺和装置工程设计方面,都已达到实用化水平。这种发电方式可用于引爆炸药、产生激光、加速带电粒子等技术过程,为之提供电源,尤其适用于空间、航空、海上,水下等机动装置的电源供应系统。