BOB综合体育官网app下载-清华大学曲良体教授团队 AFM：3D打印高性能湿气发电器件

湿气发电（Moist-electric generation）是一种新兴的绿色能量搜集手艺，基在水与功能材料的彼此感化（如吸拥护脱附等），可以有用操纵四周情况中的水或湿气，实现化学能到电能的高效转化。经由过程界面调控、孔布局优化、官能团润色等方式，已开辟出多种高机能湿气发电材料，如氧化石墨烯，功能高份子，多孔纳米线等，单个湿气发电器件的机能也获得了显著晋升。但是，因为湿气发电器件非凡的布局要求：化学梯度布局和多孔非对称电极，器件制备进程面对材料极化处置、非对称布局设计、和多孔布局加工等诸多挑战，其年夜范围制备与多功能利用遭到了极年夜限制。 为解决上述问题，清华年夜学曲良体传授团队开辟了全新的湿气发电器件3D打印手艺。经由过程对功能材料进行选择性包覆和化学改性，构建了一种全新的湿气发电器件，进一步优化各组分布局，可以或许对湿气发电器件所有构成部件，包罗电极，功能材料，毗连导线，包覆层等，进行全组分3D打印，终究实现了湿气发电器件的范围化制备与系统集成。 该工作采取酸搀杂的聚电解质薄膜作为湿气发电材料，经由过程构建非对称多孔电极对，操纵环氧高份子作为选择性包覆层，在材料厚度标的目的上构建水合梯度。单个湿气发电器件可以或许自觉地从四周情况中接收湿气，发生0.8 V的输出电压和20 μA的输出电流，最高输出功率密度到达13 μW cm-2。 经由过程原位拉曼光谱和固体核磁等尝试表征手段，发现聚电解质薄膜厚度标的目的上存在显著的水合梯度、离子浓度梯度和离子分散梯度。基在此，作者进一步提出了全新的多梯度协同感化机制，以注释该聚电解质材猜中加强的湿气发电行动。 操纵份子动力学摹拟等方式，研究了该聚电解质材料与水份子彼此感化的动力学进程。成果注解，聚电解质材料在分歧水合水平下的离子电导率和离子分散系数与水合水平慎密相干；水合水平越高，离子分散越快，反之则越慢。 基在3D打印手艺，在分歧基底上，如硬质玻璃和柔性PET等，实现了湿气发电器件的范围化制备与系统化集成。数百个3D打印的湿气发电器件最高可以输出跨越180 V的电压和1 mA的电流。进一步证实该3D打印方式的范围化制备能力。 为展现该手艺的适用性，作者设计了柔性湿气发电器件和“水灯”装配，操纵人体呼吸和水天然蒸发发生的湿气，为电子产物等供电，揭示了湿气发电手艺广漠的利用潜力。 3D打印湿气发电手艺具有图案设计、材料制备和器件加工等多方面的优势，可以或许有用实现年夜范围湿气发电器件的制造与集成，有望与柔性电子手艺相连系，鄙人一代新型绿色能源范畴揭示庞大的利用前景。相干功效以“Three-Dimensional Printing of High-Performance Moisture Power Generators”为题颁发在Advanced Functional Materials上。清华年夜学黄亚鑫博士为该工作的第一作者，曲良体传授为通信作者。 原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.bob综合体育网站登录入口202308620

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