鑽石舞台

能源是關乎人類社會發展的基礎和戰略資源，傳統不可再生化石能源逐漸消耗和環境惡化迫使人類不斷探索新型可持續的清潔能源。環境能量採集技術由於具備可持續性、環保、低成本等顯著優勢，得到迅速發展，湧現出諸如壓電、熱釋電、摩擦電等能量採集技術。其中，基於水自然蒸發誘導的能量採集技術，因其採集過程自發性、時空分布普遍性、能量蘊藏量巨大以及直流的電能輸出形式等優點，備受研究人員關注。近年來，相關研究人員已經成功研製出這種水蒸發誘導的納米發電機，並通過性能優化實現了對低功耗設備供電。這些優秀的研究成果毫無疑問證明了水蒸發誘導發電是一種很有發展前景的微能源技術。不過，為了滿足複雜的實踐應用條件，還需要解決此類納米發電機魯棒性差、工藝複雜、成本高等問題。

Advanced Science最近發表了由杭州電子科技大學劉超然副教授和美國佐治亞理工學院王中林院士合作的學術論文為「Harvesting Water-Evaporation-Induced Electricity Based on Liquid-Solid Triboelectric Nanogenerator」 (DOI: 10.1002/advs.202201586)。該文章根據液固摩擦發電理論設計了一種高性能的水蒸發誘導納米發電機。

文章首先運用Wang’s Model液固接觸摩擦發電理論系統分析了水蒸發誘導能量採集機理。並以微納尺寸的多孔陶瓷材料為載體，分別從器件結構、環境溫濕度、風速、蒸發液離子濃度等方面對納米發電機的輸出性能進行優化，實現穩定的直流輸出，電壓高達0.7 V、電流0.3 μA。通過電學陣列連接納米發電機，輸出電能能夠成倍增長，可以驅動小型電子計算器持續工作。該文章所設計的新型納米發電機魯棒性好、製備工藝簡單、成本低廉，為水自然蒸發能量採集技術走向大規模工程應用提供了一種有效的解決方案。

上述研究工作得到了國家自然科學基金（62111530298，U1909221）、浙江省重點研發計劃項目（2018C01036）的支持。