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  水蒸發(fā)誘導(dǎo)可持續(xù)能量采集作為一種為低功率系統(tǒng)供電的有前景的替代方案一直備受關(guān)注。然而，低電流輸出和機(jī)械性能差等問(wèn)題在很大程度上阻礙了其廣泛應(yīng)用。

  近期，杭州電子科技大學(xué)電子信息學(xué)院智能與微系統(tǒng)教育部工程研究中心劉超然課題組基于液-固摩擦發(fā)電原理（圖1c），設(shè)計(jì)并制備了一種基于可拉伸柔性水凝膠/氧化鋁的水蒸發(fā)誘導(dǎo)式高輸出功率直流發(fā)電機(jī)。制得的微能源采集器具有優(yōu)異的親水性。此外，其具備良好的機(jī)械性能，最大拉伸應(yīng)變可達(dá)120%，并且在經(jīng)歷多次彎折與拉伸后其輸出性能基本保持不變。通過(guò)優(yōu)化發(fā)電機(jī)的尺寸和各組分濃度可實(shí)現(xiàn)最大32 μA的電流輸出。這種可拉伸的電發(fā)電機(jī)通過(guò)從熱固化的明膠/氧化鋁/氯化鈉中溶解氯化鈉來(lái)形成多孔的氧化鋁基底。

  2025年6月10日，該工作以“Water-evaporation-induced direct current electricity generation based on stretchable hydrogel/Al₂O₃”為題發(fā)表在《Matter》上。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持。

圖1 水蒸發(fā)發(fā)電機(jī)的制備與工作原理

  通過(guò)簡(jiǎn)單的串并聯(lián)陣列連接可擴(kuò)大輸出功率，也可將發(fā)電機(jī)的輸出電量存儲(chǔ)在電容器中。所開(kāi)發(fā)的水蒸發(fā)誘導(dǎo)發(fā)電機(jī)具有多種應(yīng)用前景，包括為數(shù)字計(jì)算器、濕度溫度計(jì)供電以及驅(qū)動(dòng)泡沫船移動(dòng)5.1 cm（圖2）。

圖2 水蒸發(fā)發(fā)電機(jī)的應(yīng)用研究

  這項(xiàng)研究對(duì)水蒸發(fā)誘導(dǎo)發(fā)電機(jī)進(jìn)行了深入研究,有效解決了該研究領(lǐng)域機(jī)械性能差與輸出功率較低的兩大痛點(diǎn)問(wèn)題。不僅從理論層面分析了水蒸發(fā)誘導(dǎo)發(fā)電的原理，更從實(shí)驗(yàn)角度優(yōu)化各參數(shù)性能以提高輸出功率，為水蒸發(fā)能量采集技術(shù)走向大規(guī)模工程實(shí)踐應(yīng)用提供了一種有效的解決方案。

  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238525002437