中国科学院团队研发新型自供能器件 能量转化效率达36%
时间：2025-02-01 05:30
小编：小世评选
在当今科技飞速发展的时代，微小型、可穿戴电子设备以及低功耗分布式传感器的需求日益增长，人们对于自供能技术的关注和研发也变得尤为重要。中国科学院青岛生物能源与过程研究所的李朝旭团队经过深入研究，成功开发出一种新型自供能器件，该器件的能量转化效率高达36%，为这一领域的进一步探索提供了新思路。
传统的自供能设备通常依赖于电磁发电或摩擦发电等技术，其中电磁发电需要复杂的机械设备，而摩擦发电则常常面临由于长期摩擦产生的材料磨损问题。这些挑战使得机械能的有效转化成为科研的难点。为了克服这些问题，李朝旭团队设计了一种新的自供能器件，采用了液态金属与离子凝胶界面，利用动态双电层变化来实现机械能向电能的转换。
他们的研究涉及到一种含有纤维素纳米纤维（CNFs）的多孔离子凝胶，该凝胶具备高压缩性和优良的离子导电能力。具体研究人员将离子液体部分溶解和融合在纤维素纳米纤维中，形成了一种新型的导电凝胶。这种凝胶不仅保持了柔韧性，还能有效地捕捉和转化周围环境中的机械能。
通过实验研究，李朝旭团队发现，EGaIn动态电极与铂固定电极表面形成的双电层在时空上的非对称性正是电能产生的重要因素。经过多次优化实验条件，最终使得该自供能器件的产电电流达到25 μA cm–2，功率可达4 mW cm–2，能够高效地将收集到的机械能转化为电能，推动可穿戴设备和微型传感器的应用。
这一研究的意义不仅在于提高了机械能转化为电能的效率，还为研究人员在环境能量收集和无源传感技术方面提供了全新的解决方案。微型自供能器件是未来绿色科技的一个重要突破，广泛应用于智能家居、医疗监测和物联网等多个领域。随着技术的不断进步，这种新型自供能器件有望彻底改变我们对能量获取的传统认识。
可穿戴设备的便携性与功能性相结合，使得其在现代社会中得到广泛应用，例如，心率监测器、运动轨迹记录器等。而这种基于液态金属与离子凝胶界面的自供能设备，将为这些可穿戴设备提供一种更为绿色和环保的能源解决方案。在不需要频繁更换电池的情况下，这种持久的能源供应将减少大量的环境污染，并提高设备的使用便捷性。
该技术的未来发展潜力同样不容小觑。在低功耗传感器应用如环境监测、智能农业等领域，这种新型自供能器件具备了显著的市场前景与应用价值。通过将这种能源收集方法与无线通信技术相结合，将为数据收集和实时传输创造出更多可能性，进一步推动智能设备的普及。
是，中国科学院李朝旭团队的这项研究不仅在技术层面取得了突破，更带来了在可持续发展背景下的新思考。在应对日益严峻的全球能源危机方面，绿色、低碳的自供能技术显得尤为重要。未来，随着更多相关研究的开展，能够期待的是，这项创新技术将为提升人们的生活质量，推动科技进步与可持续发展做出更大的贡献。
在环境能量收集途径日益受到重视的今天，这一新型自供能器件的开发，为推动无电源环境下的技术应用指明了方向。期待未来在更多领域的应用，能够见证这项技术带来的积极变革。
