A miniatűr, hordható elektronikus eszközök kifejlesztésével és az alacsony fogyasztású elosztott érzékelők iránti növekvő kereslettel a környező környezetből származó energiagyűjtés az alacsony energiafogyasztású elektronikai termékek áramellátása és az önfenntartó technológiák fejlesztése érdekében kutatási hotspottá vált. A hagyományos elektromágneses energiagyűjtéshez szükség van összetett berendezések, míg a szilárd-szilárd felületi triboelektromosság az anyagkopás problémájával szembesül a hosszú távú súrlódás során. A legújabb kutatások azt sugallják, hogy a szilárd-folyadék határfelületen a dinamikus elektromos kettős rétegeken alapuló mechanikai energiagyűjtés megoldhatja ezeket a problémákat. A dinamikus elektromos kétrétegű energiagyűjtés mechanizmusa azonban továbbra is tisztázatlan, és teljesítménye további javításra szorul.
A Kínai Tudományos Akadémia Qingdao Bioenergia- és Biofolyamattechnológiai Intézetének kutatója, Li Zhaoxu által vezetett csapat ionos folyadékokat használt a cellulóz nanoszálak (CNF-ek) részleges feloldására és olvasztására, hogy nagy nyomórugalmassággal és magas ionvezető képességgel rendelkező CNF porózus ionos gélt hozzon létre. . A tanulmány megállapította, hogy az ionos folyadék mennyiségének szabályozásával a Ga-In ötvözetből készült folyékony fém nedvesítési tulajdonságai és az ionos gél határfelülete modulálható, így a folyékony fém külső mechanikai erő hatására bejuthat az ionos gél belső pórusaiba. A külső erő eltávolításával a folyékony fém belső kohéziójával ki tud húzódni a gél pórusaiból, és visszanyeri eredeti alakját.
A Ga-In ötvözetű folyékony fém dinamikus elektródaként és a szilárd platina fix elektródaként történő használatakor a folyékony fém és a porózus ionos gél kettős réteg közötti kölcsönhatás mechanikai igénybevétel hatására megváltozik a kettős réteg, ami töltés mozgáshoz és elektromossághoz vezet. generáció. További vizsgálatok kimutatták, hogy a Ga-In ötvözetből készült folyékony fém dinamikus elektróda kettős rétegének és a platina rögzített elektródfelületnek időben és térben fennálló aszimmetriája kulcsfontosságú az elektromos áramtermelésben. A kutatás kimutatta, hogy a feltételek optimalizálásával a kimeneti áram elérte a 25 μA cm⁻²-t, a teljesítmény elérte a 4 mW cm⁻²-t, az energiaátalakítási hatásfok pedig elérte a 36 %-ot.
Ez a tanulmány stratégiát kínál nagymértékben összenyomható, rugalmas vezetőképes ionos gélek készítésére, és ígéretes a környezeti energiagyűjtésben és a passzív érzékelők kutatásában. Az eredményeket a közelmúltban tették közzé az Advanced Functional Materials-ban, a Kínai Nemzeti Természettudományi Alapítvány és a Kínai Tudományos Akadémia.