燃烧创造未来:MIT邓思丽引领可持续能源技术革命

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当今世界约80%的能源生产来自化石燃料的燃烧。燃烧,即将储存的化学能通过燃烧转化为热能的过程,对电力生产、交通运输和家庭供暖烹饪等日常活动至关重要。然而,燃烧也带来了环境污染和温室气体排放等一系列环境问题。

麻省理工学院机械工程系邓思丽教授(Sili Deng),担任海洋利用多赫蒂讲席教授,正引领研究推动从依赖化石燃料向带储存的可再生能源过渡的革命性变革。

从燃烧到创造:颠覆传统的创新思维

"我在大学三年级时首次接触到火焰合成技术,"邓教授回忆道,"我意识到你可以通过燃烧来制造东西,这真的非常令人着迷。"

邓教授最终选择燃烧作为她的研究方向,是因为这个概念带来的智力挑战让她着迷。"在燃烧领域,你同时涉及化学和流体力学,每个学科都有丰富的科学内涵,同时具有极强的工程应用价值。"

邓思丽教授在办公室

邓教授的研究团队专注于三个关键领域:建立燃烧过程和排放的基础知识;开发替代燃料和金属燃烧以取代化石燃料;以及合成用于催化和能量储存的火焰基材料,从而降低电池材料的制造成本。

突破性技术:火焰辅助喷雾热解(FASP)

团队的一个重点是开发低成本、低排放的锂离子电池正极材料制造方法。锂离子电池在交通电气化(如电动汽车电池)和可再生能源(如风能和太阳能)发电的电网储能中扮演着越来越重要的角色。

邓教授的团队开发了一项他们称为火焰辅助喷雾热解(FASP)的技术,这项技术可以帮助降低与正极材料相关的高昂制造成本。

FASP基于火焰合成技术,这项技术可追溯近3000年历史。在中国古代,这是制造黑色墨水材料的主要方法。"人们燃烧蔬菜或木材,之后可以收集凝固的烟灰,"邓教授解释道,"对于我们的电池应用,我们可以尝试套用相同的配方,当然会加入一些新的改进。"

研究生崔贤在实验室研究自蔓延高温合成

替代燃料探索:金属燃料的潜力

除了电池材料,邓教授的团队还对开发替代燃料感兴趣,包括研究使用铝等金属为火箭提供动力。"我们对将铝作为民用应用燃料很感兴趣,"邓教授表示,因为铝在地球上储量丰富、价格低廉且全球可得。"我们正在尝试理解铝燃烧,并能够定制其点火和传播特性。"

这项研究为清洁能源开辟了新的可能性,特别是在航空和航天领域,金属燃料可能提供比传统燃料更高的能量密度和更清洁的燃烧产物。

学术认可与行业影响

邓教授的研究成果获得了学术界的高度认可。她是2025年燃烧研究所(Combustion Institute)颁发的早期职业研究员奖(Hiroshi Tsuji Early Career Researcher Award)的获得者,该奖项表彰在基础或应用燃烧科学研究方面的卓越成就。

"我的目标是找出如何使燃烧过程更高效、更可靠、更安全、更清洁,"邓教授强调,"这不仅关乎科学突破,更关乎我们如何应对全球能源挑战和气候变化。"

未来展望:燃烧技术的可持续革命

邓教授的研究代表了燃烧科学领域的一次范式转变。传统的燃烧研究主要关注如何更高效地燃烧化石燃料,而她的团队则探索如何利用燃烧过程创造新材料和开发清洁能源。

博士后David Keisar与邓思丽教授在实验室讨论

随着全球对清洁能源和可持续技术的需求日益增长,邓教授的研究工作具有重要的现实意义。她的FASP技术不仅有望降低电池成本,促进电动汽车的普及,还可以应用于其他需要纳米材料制造的领域,如催化剂、电子材料和药物输送系统。

金属燃料的研究则为航空和航天领域提供了新的可能性,可能彻底改变长途运输和太空探索的能源格局。

邓教授的工作体现了科学创新如何能够同时解决环境问题和促进经济发展。通过重新思考燃烧这一古老过程,她的团队正在为可持续能源的未来开辟新的道路,为全球能源转型提供关键技术支持。

结语:从燃烧到创造

邓思丽教授的研究展示了科学创新如何能够重新定义我们对传统过程的理解。通过将古老的燃烧技术与现代材料科学相结合,她的团队正在开发出能够解决当今最紧迫能源挑战的技术。

随着全球对清洁能源解决方案的需求不断增长,邓教授的工作不仅代表了学术前沿,也为我们应对气候变化和实现可持续发展目标提供了切实可行的技术路径。在燃烧中创造,在创新中前行,这正是邓思丽教授研究团队带给我们的启示。