近日，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所的李朝旭團(tuán)隊(duì)取得了一項(xiàng)重要科研突破，他們成功研發(fā)出一種基于液態(tài)金屬與離子凝膠界面的新型自供能器件，為微小型電子設(shè)備、可穿戴裝置以及低功耗分布式傳感器提供了全新的能量自給方案。
這項(xiàng)技術(shù)的核心在于其獨(dú)特的能量轉(zhuǎn)換機(jī)制——利用動態(tài)雙電層的變化，將機(jī)械能直接轉(zhuǎn)換為電能。據(jù)研究團(tuán)隊(duì)介紹，該器件的能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)36%，這一數(shù)字在同類研究中頗為亮眼。這一成果不僅為環(huán)境能量收集領(lǐng)域帶來了新思路，也為無源傳感技術(shù)的發(fā)展提供了新的動力。
為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地利用離子液體部分溶解和融合纖維素納米纖維（CNFs），成功制備出一種具有優(yōu)異壓縮回彈性和高離子導(dǎo)電能力的CNFs多孔離子凝膠。這種離子凝膠的制備為器件的高性能表現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
進(jìn)一步的研究揭示了產(chǎn)電的關(guān)鍵所在：EGaIn動態(tài)電極與鉑固定電極表面雙電層在時(shí)空上的非對稱性。通過一系列優(yōu)化條件，研究團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了高達(dá)25μA cm–2的產(chǎn)電電流和4mW cm–2的功率輸出，能量轉(zhuǎn)化效率更是達(dá)到了驚人的36%。
這項(xiàng)研究不僅為構(gòu)建高性能的導(dǎo)電離子凝膠提供了新的策略和方法，更為環(huán)境能量收集和無源傳感領(lǐng)域的研究開辟了新的方向。未來，這種新型自供能器件有望廣泛應(yīng)用于可穿戴設(shè)備、微型傳感器等領(lǐng)域，為人們的生活帶來更多便利和可能。
