湿气发电机 (MEG)已经成为一种很有前途实现碳中和的绿色能源技术。近期,香港理工大学智能可穿戴系统研究院陶肖明教授团队成功设计了一种基于超分子水凝胶的绿色湿气发电机。这种绿色湿气发电机不仅可以获得高达0.11 mW cm?2功率密度,还能大规模的集成获得65 mA的电能输出,并成功的应用到日常生活中。这种绿色湿气发电机具有高性价比,高效可集成,柔性可穿戴等优点,在物联网和自供电的可穿戴电子系统等应用领域具有极大的应用前景。相关工作以“Green moisture-electric generator based on supramolecular hydrogel with tens of milliamp electricity toward practical applications” 为题线上发表在最新一期《Nature Communications》。第一作者是港理大博士后杨素。
图1. a, 湿气发电结构及装置;b, 单个MEG的开路电压输出;c, 单个MEG的负载电流输出;负载电荷是1 k?; d, 报道的直流MEGs性能对比图。
图2. 集成的MEG器件的电压和电流输出性能。
图3.集成的MEG设备作为直流电源的应用,包括自驱动的可穿戴电子系统应用,家用小型设备供电及自驱动二极管应用。
得利于这类绿色MEG高效直流的电能输出,集成扩大的MEG器件可以直接用于许多可穿戴电子设备,甚至家用小型设备的供电器件,无需任何额外的整流电路和电容器。比如,一件整合了MEG的运动衣可以随时随地为智能手表充电(图3a-c),从而使得智能手表可以摆脱笨重的充电器,就算在户外也能保持长时间工作。更可观的是,一个2.5W的灯泡被一组10*24并联*串联集成的MEGs连续点亮(图3d)。仅采用两个串联的MEGs, 就能使LCD时钟稳定运行一个月(图3e)。此外,MEG已成功地作为栅极电压用于调制MOSFET(图3f-h)。这些实际生活的应用进而印证MEG器件质轻尺寸小,柔性可穿戴,且具有高功率输出和可扩大集成等优点。为开发绿色、多用途和高效的物联网和可穿戴电子系统的电源开辟了全新的前景。
论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-024-47652-3
- 中科大李闯教授 Adv. Mater.:基于CB[8]-螺吡喃主客体化学构建光响应超分子水凝胶 2024-08-28
- 林化所刘鹤研究员、武大陈朝吉教授 Nat. Commun.:纳米纤维素介导的多重动态协同作用构建按需粘附-分离型水凝胶电子皮肤 2024-05-10
- 中科院兰州化物所王晓龙团队 Nat. Commun.:荧光水凝胶设计新策略 - 多重氢键诱导的非传统红色荧光水凝胶 2024-04-28
- 香港理工大学陶肖明教授团队《Adv. Mater.》:离子型凝胶用于高效可集成的湿气发电机 2022-04-02
- 广西大学徐传辉/付丽华 CEJ:柔性可穿戴摩擦电橡胶 - 通过改变表面官能团密度和介电常数实现表面电荷密度的调控 2024-09-06
- 燕大焦体峰、秦志辉/UCLA贺曦敏 AFM:高延展性、低滞后、黏附性TA@MXene-复合有机水凝胶应用于高稳定柔性可穿戴传感器 2024-03-28
- 广西大学徐传辉教授 CEJ:具有电/光热升温功能的柔性可穿戴相变复合材料用于个人热管理与人体运动检测 2024-03-19