揭示固液界面电势新发现
IT之家报道，随着微小型、可穿戴电子设备和低功耗分布式传感器的快速发展，对自供能技术的需求日益凸显。
针对这一需求，中国科学院青岛生物能源与过程研究所的李朝旭团队取得了重大突破，成功开发出一种基于液态金属与离子凝胶界面的新型自供能器件。
这一技术利用动态双电层变化实现机械能到电能的转换，为环境能量收集和无源传感领域的研究提供了新思路。
一、背景与意义
随着科技的进步，微小型、可穿戴电子设备和低功耗分布式传感器在日常生活、工业生产、医疗健康等领域得到广泛应用。
这些设备的能源供应问题一直是一个挑战。
传统的电磁发电方式需要复杂的设备，而基于固固界面的摩擦发电则存在长期摩擦导致的材料磨损问题。
因此，开发高效、稳定的自供能技术对于推动上述领域的发展具有重要意义。
二、研究团队与成果
中国科学院青岛生物能源与过程研究所的李朝旭团队在自供能技术领域取得了重要突破。
他们通过创新性的研究，成功开发出一种基于液态金属与离子凝胶界面的新型自供能器件。
该器件具有高压缩回弹性和高离子导电能力，能够实现机械能到电能的高效转换。
三、研发过程与关键技术
1. 制备CNFs多孔离子凝胶
李朝旭团队首先利用离子液体部分溶解和融合纤维素纳米纤维（CNFs），制备出一种具有高压缩回弹性和高离子导电能力的CNFs多孔离子凝胶。
这一材料的选择和制备过程对于实现高效能量转换至关重要。
2. 产电机制的研究
研究团队发现，EGaIn动态电极与铂固定电极表面的双电层在时空上的非对称性是产电的关键。
这一发现揭示了产电的机理，为进一步优化性能提供了理论支持。
3. 性能优化与提升
通过优化条件，李朝旭团队成功实现产电电流高达25μAcm–2、功率达4mWcm–2，能量转化效率达36%。
这一性能表现相较于传统技术有显著的提升。
四、应用前景
1. 可穿戴设备
基于液态金属与离子凝胶界面的新型自供能器件有望广泛应用于可穿戴设备。
这些设备可以通过该器件收集机械能并将其转换为电能，从而实现自给自足，延长使用寿命。
2. 微型传感器
低功耗分布式传感器对于监测环境、设备状态等具有重要意义。
该自供能器件可以应用于这些传感器的供电部分，实现无需外部电源的长时间工作。
3. 环境能量收集
该器件在环境能量收集领域也具有广阔的应用前景。
例如，可以利用自然环境的机械能（如风、水流、振动等）进行能量收集，为设备供电。
五、总结
李朝旭团队开发的基于液态金属与离子凝胶界面的新型自供能器件为微小型、可穿戴电子设备和低功耗分布式传感器的能源供应问题提供了解决方案。
这一技术的研发对于推动相关领域的发展具有重要意义，未来有望广泛应用于可穿戴设备、微型传感器、环境能量收集等领域。
该研究还为构建高压缩回弹的导电离子凝胶提供了新的策略，为环境能量收集和无源传感领域的研究开辟了新的方向。
我们期待李朝旭团队在未来继续取得更多突破性成果，为科技发展做出更多贡献。
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