水伏发电技术作为一种新兴绿色能源解决方案,可将环境湿气、蒸发或水滴等低品位水能转化为电能,无需外部供能或极端条件,在可穿戴电子设备和自供能传感领域极具潜力。然而,纳米多孔水凝胶的可控制备及其微形貌精确表征仍是关键挑战,传统方法(如冷冻铸造)难以实现纳米级孔尺寸调控(仅达微米级),且脱水表征会破坏其天然多孔结构,阻碍了受限水通道内离子迁移机制的深入研究。
苏州大学刘瑞远特聘教授团队开发了一种氢键交联策略,通过γ-聚谷氨酸(PGA)和羟基化碳纳米管(CNTs)与聚丙烯酰胺(PAM)复合,成功制备出孔径在78–161 nm范围内可调的纳米多孔水凝胶。该水凝胶基水伏发电机(HHEG)在0.1 M NaCl液滴刺激下,开路电压( Voc )达1.05 V,短路电流(Isc)达100 μA,性能超越多数同类器件。研究通过冷冻电镜证实了水合纳米通道的存在,并揭示孔径缩小可通过增强流势效应提升输出性能。基于离子浓度响应特性,团队进一步开发出可视化汗液监测贴片,为高效水伏系统设计提供了新思路。
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