近日，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)葉冬冬教授在《Advanced Materials》期刊上發(fā)表題為“Liquid Transport-Enhanced Bioinspired Heterogeneous Aerogel Fibers for Flexible Wearable and Outdoor Energy Harvesting System”的研究成果。論文第一作者為碩士生梁凱威和博士生張藍(lán)月，通訊作者為葉冬冬教授和合肥工業(yè)大學(xué)王慧慶副教授。

柔性可穿戴電子與物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的快速發(fā)展，對輕質(zhì)、柔性、可持續(xù)微型電源提出了更高要求。水伏效應(yīng)可將水分蒸發(fā)或流動(dòng)過程中的環(huán)境能轉(zhuǎn)化為電能，因其普適、綠色等優(yōu)勢，被認(rèn)為是微系統(tǒng)供電的重要方向。然而，現(xiàn)有的水伏器件仍存在幾個(gè)主要問題：1.液體傳輸驅(qū)動(dòng)力不足；2.能量轉(zhuǎn)換效率偏低；3.在復(fù)雜環(huán)境下的循環(huán)穩(wěn)定性有限。因此，設(shè)計(jì)兼具高效液體傳輸、高能量轉(zhuǎn)換效率及優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性的柔性水伏材料具有極大的挑戰(zhàn)性。

為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，葉冬冬教授團(tuán)隊(duì)，受玉米莖稈維管束定向輸水機(jī)制啟發(fā)，發(fā)展了基于微流控紡絲構(gòu)建仿生異質(zhì)氣凝膠纖維（HAF）的原創(chuàng)性策略。該纖維采用“芯-殼”一體化設(shè)計(jì)：芯層棉線經(jīng)氧化與加捻處理，實(shí)現(xiàn)了液體的快速輸運(yùn)；殼層再生纖維素/炭黑氣凝膠則提供了連續(xù)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了水分傳輸與能量轉(zhuǎn)換的協(xié)同增強(qiáng)。這種材料界面連續(xù)無縫，在規(guī)模化能量收集方面展現(xiàn)出高輸出性能（百根串聯(lián)電壓可達(dá)36.1 V），成功應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)GPS模塊、帳篷照明及自供電加熱等場景，為極端環(huán)境熱管理與柔性可穿戴供電系統(tǒng)的應(yīng)用提供了新思路。