充電會成為歷史？核動力電池取得進展，理論上不充電可用2.8萬年
你相信這個世界上有不充電可用2.8萬年的電池嗎？
可能大多數人都覺得這個牛吹得實在是太大了，不過美國的NDB公司卻不這麼認為，因為他們研製的核動力電池就取得了很大的進展，這可能意味著電池的壽命或許真能達到如此「變態」的地步。
美國NDB公司研製的核動力電池取得很大進展
那麼，他們的研究到底得到了怎樣的成果？「充電」會因此成為歷史是真的嗎？
「變廢為寶」的核動力電池
在正式介紹美國NDB公司的產品之前，我們需要先來簡單了解一下，到底什麼是核動力電池。對於核能，大家其實已經相當熟悉了，不論是依靠核裂變在運轉的核電站，還是如今處在風口浪尖的「可控核聚變」，都能看出人類一直在鑽研核能，希望能夠獲得更多的成果。
可控核聚變的發電原理
核動力電池又稱為原子能電池、核電池甚至同位素溫差發電機，它誕生於1913年，那時著名科學家亨利·莫塞萊發現了相關技術。
由於在核電池被發明幾十年以後，人類就迎來了「探索太空紀元」，所以核電池的研製就更受關注了，它的超長壽命非常適合裝在探測器上來探索宇宙。
人們最初希望核動力帶領探測器走得更遠
當然說到這兒就不免提一提，核電池和核反應堆可不一樣，因為它並不是利用鏈式反應來產生能量，而是使用放射性同位素衰變的能量，再將其轉化為電力。
核電池一般可以分為兩類，分別是熱轉換型核電池和非熱轉換型核電池。
核電池可以分為兩個種類
前者主要利用可以放出熱能的同位素，比如鈈238、鋦244、鋦242之類的，在它們衰變釋放出大量熱能之後，再通過光電效應或者熱電效應，將熱能轉化成電能，後者則是使用同位素衰變後釋放出的β粒子，進行發電。
此外，由於二者的同位素不同，發電方式也有所差異，所以產生能量的效率也有區別。非熱轉換型的能量效率在6％到8％左右，而熱轉換型的在0.1％到5％。
核電池除了擁有比一般電池更長的壽命，能夠輸出更多能量以外，還是「變廢為寶」的產物。因為在它誕生的這100餘年當中，人們已經開發出了使用「核廢料」作為原料，製造核電池的方法。
核廢料可以用來製作核電池
比如在2016年，世界核新聞網站就指出，英國布里斯托爾大學已經開發出了利用放射性廢物發電的核動力電池。根據資料來看，他們製造出了一種人造金剛石，只要將核廢料裝入金剛石內部，就能使其開始發電。
該大學界面分析中心教授Tom Scott稱: 「該技術不涉及活動部件，不產生排放且無需維護，而僅僅是直接發電。通過把放射性物質封裝到金剛石內部，我們把放射性廢物長期管理問題轉變成核動力電池和長期清潔能源供應。
英國布里斯托爾大學造出人造「金剛石」來裝核廢料
而美國NDB公司研製出的「納米鑽石電池」，其實就是基於布里斯托爾大學研究的相關技術成果，不過他們還做出了一些改進。
那麼，NDB公司到底取得了怎樣的研究成果呢？
NDB公司的最新研究成果
根據資料來看，布里斯托爾大學此前研究出的使用廢石墨塊提取金剛石的技術，能量輸出十分緩慢，適合低功率長期使用。而NDB公司考慮到了較大功率設備需要的電流，就通過添加多層鑽石和核廢料來增加總能量輸出。
為了提高輸出電流，NDB公司添加了多層鑽石，使電池體積變大
此外，該公司的開發人員聲稱，他們研製出的這個「納米鑽石電池」，一次性的供電時間長達2.8萬年，在這期間，人們都不用再充電或者更換電池。
由此可見，如果能夠正常使用，這塊電池從現在用到人類文明隕滅之日，可能都不成問題。
NDB公司的這項技術，主要是將核廢料裡面的碳-14進行提純，將其變為更小的碳14鑽石。在這種情況下，這些鑽石結構就可以充當半導體和散熱器，用來收集和轉移電荷。
碳-14可以用來收集和轉移電荷
簡單來說，納米級鑽石其實就相當於一個「中間物」。
它的功能不僅是要傳導電荷，還要依靠自己堅硬的特質，將核廢料牢牢地鎖在內部。畢竟核廢料是具有輻射的，如果不慎暴露的話，可能會對人體健康產生巨大的影響。
納米級鑽石其實既是換能器又是輻射屏蔽層
總的來說，NDB公司在核動力電池研究方面取得的新進展，第一是提升了其輸出能量的功率，第二就是再一次延長了它的壽命。
不過，這個2.8萬年依舊是理論上的年限，想讓其在現實中保持這種超長壽命，還需要進一步的完善和驗證。單從這一點來說，充電並不會成為歷史，只能說未來充電頻率可能會降低，大家出門也不必再攜帶充電寶了而已。
NDB公司的超長「待機」電池可在現階段為人類提供便利
值得一提的是，NDB公司對此還是非常有信心的，他們認為全新核動力電池的研製，不僅可以應用在各種電子設備當中，還能為航天探索提供幫助。在其官方網站上，就有著「探索未知的興奮推動了人類探索太空的願望」的標語。
NDB公司希望這種電池能幫助人類探索宇宙
此外，其實新款核動力電池到底能不能使用幾萬年，對於人類來說並不重要。因為我們的壽命和電池幾萬年的壽命相比，差距實在是太大了，它只要能夠做到使用幾百年左右，對於人類來說就已經夠用了。
並且關於這種電池是否足夠安全，不少人在心裡仍然打了一個問號。核廢料的輻射可不是開玩笑的，若是這種電池的密封性不像他們宣傳得這麼好，那麼選擇使用核動力電池就相當危險，因為它會讓我們的身體在多數時間內暴露在輻射環境當中。
核輻射會對人的身體產生嚴重影響
那麼，從NDB公司的創新來看，未來核動力電池的發展趨勢會是怎樣的呢？
核動力電池的發展趨勢
首先就是在尋找「中間結構」方面，或者說是能量轉換材料方面放心思。人們已經將材料分割至了納米級別，未來可能還會朝著更微觀的領域進發。
在選擇合適材料後，不僅需要提升核電池的安全性，還需要提高它的發電效率。相信第三代半導體的興起，肯定會助力核電池向著更高性能的方向發展。
核電池會朝著更高級的方向發展
其次就是同位素的選擇。
現階段許多核電池選用的同位素都是比較稀有的，這就會導致電池的造價太高。並且，有些同位素會有自吸收效應，導致釋放的能量十分有限。未來的趨勢或將會選用氚為主要元素，因為它具有較高的能量密度（1000m Wh/g），本身還是無毒無污染的，在地球上的儲量也比較大。
資料表明放射源的自吸收效應是影響β輻射伏特效應核電池轉化效率的重要因素，會導致超過50%的能量浪費在放射源內部，而不是被換能器件利用。
核電池常用放射源和最大能量對比
最後就是研究更新的發電原理，比如現在已經有，基於管道絨毛式納米線壓電材料和納米熱電材料耦合陣列的同位素電池。
