Met de ontwikkeling van miniatuur, draagbare elektronische apparaten en de groeiende vraag naar gedistribueerde sensoren met laag vermogen, is het oogsten van energie uit de omgeving om energiezuinige elektronische producten van stroom te voorzien en zelfvoorzienende technologieën te ontwikkelen een onderzoekshotspot geworden. Traditionele elektromagnetische energieoogst vereist complexe apparatuur, terwijl tribo-elektriciteit op het vaste-vaste grensvlak te maken krijgt met materiaalslijtage tijdens langdurige wrijving. Recent onderzoek suggereert dat mechanische energiewinning op basis van dynamische elektrische dubbele lagen op het grensvlak tussen vaste stoffen en vloeistoffen deze problemen zou kunnen aanpakken. Het mechanisme van dynamische elektrische dubbellaagse energiewinning blijft echter onduidelijk en de prestaties ervan moeten verder worden verbeterd.
A team led by researcher Li Zhaoxu from the Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology, Chinese Academy of Sciences, used ionic liquids to partially dissolve and fuse cellulose nanofibers (CNFs) to prepare a CNFs porous ionic gel with high compressive elasticity and high ionic conductivity . Uit de studie bleek dat door het regelen van de hoeveelheid ionische vloeistof, de bevochtigingseigenschappen van het GA-in-legeringsvloeistofmetaal en het ionische gelinterface kunnen worden gemoduleerd, waardoor het vloeibare metaal de interne poriën van de ionische gel onder externe mechanische kracht kan binnenkomen. Wanneer de externe kracht wordt verwijderd, kan het vloeibare metaal zich terugtrekken uit de gelporiën door zijn interne cohesie en terugkeren naar zijn oorspronkelijke vorm.
Met behulp van het GA-in-legering vloeibare metaal als een dynamische elektrode en massief platina als een vaste elektrode, veroorzaakt de interactie tussen het vloeibare metaal en de poreuze ionische gel dubbele laag onder mechanische spanning een verandering in de dubbele laag, wat leidt tot ladingsbeweging en elektriciteit generatie. Verdere studies toonden aan dat de asymmetrie van de dubbele laag bij de GA-in-legering vloeibare metaal dynamische elektrode en het platinum vaste elektrode-oppervlak in zowel tijd als ruimte de sleutel is voor het genereren van elektriciteit. Het onderzoek toonde aan dat door de omstandigheden te optimaliseren, de uitgangsstroom 25 μA cm⁻² bereikte, het vermogen 4 MW cm⁻² bereikte en de energie -conversie -efficiëntie 36%bereikte.
Deze studie biedt een strategie voor het construeren van zeer samendrukbare, elastische geleidende ionische gels en belooft voor toepassingen in milieu -energie -oogst- en passief sensoronderzoek. De bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in geavanceerd functioneel materiaal, met ondersteuning van de National Natural Science Foundation van China en de Chinese Academie van Wetenschappen.