Con lo sviluppo di miniature, dispositivi elettronici indossabili e la crescente domanda di sensori distribuiti a bassa potenza, la raccolta di energia dall'ambiente circostante alla potenza di prodotti elettronici a bassa energia e sviluppano tecnologie autosufficiente è diventata un hotspot di ricerca. Attrezzature complesse, mentre l'interfaccia solida-solida Triboelettricità affronta il problema dell'usura del materiale durante l'attrito a lungo termine. Ricerche recenti suggeriscono che la raccolta di energia meccanica basata su doppi strati dinamici elettrici all'interfaccia solido-liquido potrebbe affrontare questi problemi. Tuttavia, il meccanismo della raccolta di energia a doppio strato elettrico dinamico rimane poco chiaro e le sue prestazioni richiedono un ulteriore miglioramento.
Un team guidato dal ricercatore Li Zhaoxu dell'Istituto di bioenergia e tecnologia dei bioprocessi di Qingdao, Accademia cinese delle scienze, ha utilizzato liquidi ionici per dissolvere e fondere parzialmente le nanofibre di cellulosa (CNF) per preparare un gel ionico poroso CNF con elevata elasticità di compressione e elevata conduttività ionica. . Lo studio ha scoperto che controllando la quantità di liquido ionico, le proprietà bagnanti del metallo liquido della lega Ga-In e dell'interfaccia del gel ionico possono essere modulate, consentendo al metallo liquido di entrare nei pori interni del gel ionico sotto forza meccanica esterna. Quando la forza esterna viene rimossa, il metallo liquido può ritirarsi dai pori del gel grazie alla sua coesione interna, ritornando alla sua forma originale.
Usando il metallo liquido in lega GA-in come elettrodo dinamico e platino solido come elettrodo fisso, l'interazione tra il metallo liquido e il doppio strato di gel ionico poroso sotto lo stress meccanico provoca un cambiamento nel doppio strato, portando a caricare il movimento e l'elettricità generazione. Ulteriori studi hanno rivelato che l'asimmetria del doppio strato sull'elettrodo dinamico del metallo liquido GA-in lega e nella superficie dell'elettrodo fisso in platino sia nel tempo che nello spazio è la chiave per la generazione di elettricità. La ricerca ha dimostrato che, ottimizzando le condizioni, la corrente di uscita ha raggiunto 25 μA cm⁻², la potenza ha raggiunto 4 mW cm⁻² e l'efficienza di conversione dell'energia ha raggiunto il 36%.
Questo studio fornisce una strategia per la costruzione di gel ionici conduttivi altamente comprimibili ed elastici e promette applicazioni nella raccolta di energia ambientale e nella ricerca sui sensori passivi. I risultati sono stati recentemente pubblicati su Advanced Functional Materials, con il supporto della National Natural Science Foundation of China e del Accademia cinese delle scienze.