近日，東華大學(xué)俞建勇院士、覃小紅教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種高性能靜電紡納米纖維可穿戴濕氣發(fā)電機(jī)。相關(guān)成果分別發(fā)表于《材料視界》和《材料化學(xué)學(xué)報(bào)A》。
濕氣發(fā)電作為一種新興的綠色能量獲取方式，可以利用大氣環(huán)境中水蒸發(fā)或濕氣中的能量產(chǎn)生電能。然而，現(xiàn)有的濕氣發(fā)電材料缺乏必要的可穿戴性能，如透氣性和舒適性，同時(shí)其低電壓輸出和復(fù)雜的制造工藝阻礙了實(shí)際應(yīng)用。
為此，研究人員以靜電紡絲技術(shù)作為制備濕氣發(fā)電材料的一種新策略，設(shè)計(jì)了一系列高性能的可穿戴濕氣發(fā)電機(jī)，在濕氣刺激下最高可實(shí)現(xiàn)0.83伏的輸出電壓，高于大部分此類聚合物材料。研究人員還闡明了其發(fā)電機(jī)理，靜電紡納米纖維膜優(yōu)異的濕氣發(fā)電性能來自多孔纖維膜內(nèi)部的離子梯度差與流動(dòng)電勢的共同作用。
同時(shí)，研究人員進(jìn)一步通過對濕氣發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過引入活性金屬電極，顯著增強(qiáng)了靜電紡納米纖維膜內(nèi)部的離子梯度差，從而大幅增加輸出電壓。新型濕氣發(fā)電機(jī)的發(fā)電電壓達(dá)到了1.1伏，并保持4萬多秒不衰減。該濕氣發(fā)電機(jī)不僅可以通過串聯(lián)增強(qiáng)輸出電壓以帶動(dòng)小型用電器，如商業(yè)二極管及電子手表，還可以用于氨氣泄漏檢測及火災(zāi)預(yù)警等系統(tǒng)，拓寬了靜電紡納米纖維基濕氣發(fā)電機(jī)的應(yīng)用場景。（黃辛）
