소형, 웨어러블 전자 장치의 개발과 저전력 분산 센서에 대한 수요 증가로 인해 주변 환경에서 에너지 수확을 통해 저에너지 전자 제품에 전력을 공급하고 자립 기술을 개발하는 것이 연구 핫스팟이 되었습니다. 전통적인 전자기 에너지 수확에는 다음이 필요합니다. 복잡한 장비는 고체-고체 인터페이스 마찰전기가 장기간 마찰 시 재료 마모 문제에 직면합니다. 최근 연구에 따르면 고체-액체 경계면의 동적 전기 이중층을 기반으로 한 기계적 에너지 수확이 이러한 문제를 해결할 수 있는 것으로 나타났습니다. 그러나 동적 전기 이중층 에너지 수확 메커니즘은 여전히 불분명하며 성능은 더욱 개선되어야 합니다.
중국과학원 칭다오 생물에너지 및 생물공정 기술 연구소 연구원 Li Zhaoxu가 이끄는 팀은 이온성 액체를 사용하여 셀룰로오스 나노섬유(CNF)를 부분적으로 용해 및 융합시켜 높은 압축 탄성과 높은 이온 전도도를 갖는 CNF 다공성 이온 겔을 제조했습니다. . 이번 연구에서는 이온성 액체의 양을 조절함으로써 Ga-In 합금 액체 금속과 이온성 겔 계면의 습윤 특성이 조절되어 외부 기계적 힘에 의해 액체 금속이 이온성 겔의 내부 기공으로 들어갈 수 있음을 발견했습니다. 외력이 제거되면 액체 금속은 내부 응집력에 의해 겔 기공 밖으로 빠져나와 원래의 모양으로 돌아갈 수 있습니다.
GA-In 합금 액체 금속을 동적 전극으로 사용하고 고정 된 전극으로 고체 백금을 사용하여, 기계적 응력 하에서 액체 금속과 다공성 이온 겔 이중층 사이의 상호 작용은 이중층의 변화를 유발하여 전하 이동 및 전기를 유발합니다. 세대. 추가 연구에 따르면 GA-In 합금 액체 금속 동적 전극 및 플래티넘 고정 전극 표면에서 이중층의 비대칭은 시간 및 공간 모두에서 전기 생성의 핵심이라는 것이 밝혀졌다. 이 연구는 조건을 최적화함으로써 출력 전류가 25 μa cm ²에 도달했으며 전력은 4MW cm ²에 도달했으며 에너지 변환 효율은 36%에 도달했습니다.
이 연구는 고도로 압축 가능하고 탄성이 있는 전도성 이온 겔을 구축하기 위한 전략을 제공하고 환경 에너지 수확 및 수동 센서 연구에 응용할 수 있는 가능성을 제시합니다. 이 연구 결과는 중국 국립자연과학재단(National Natural Science Foundation of China)과 미국 국립자연과학재단(National Natural Science Foundation of China)의 지원을 받아 최근 Advanced Functional Materials에 게재되었습니다. 중국과학원.