现如今，为了缓解因化石燃料大量消耗造成的环境污染和能源危机，可再生能源（如风能、太阳能、水能等）的研究引起了广泛关注。近年来，通过活性材料和水分子之间的相互作用将化学能转化为电能的湿气发电机（MEG）提供了一种新颖的发电策略。与复杂的风力和光伏发电机相比，MEG具有便携、体积小、成本低等优点，易于集成并为可穿戴电子设备供电。然而，MEG较低的短路电流和功率限制了其应用。因此，进一步发展MEG系统以提高其输出功率具有重要意义。
四川大学傅强教授、邓华教授等人受蕨类植物结构的启发，设计了一种仿生气凝胶IL-GO/GO@PVA作为MEG来收集能量。其中，聚乙烯醇胶体（PVA）作为“根”和“茎”来运输水分子，氧化石墨烯片（GO）作为“叶”通过与水的直接作用产生电能。此外，作者还通过增加比表面积（120.4m2·g-1）和引入超高的离子密度梯度（从-35到+37mV），进一步提高了MEG的输出性能，具有超高的开路电压（1.9V）和短路电流（82.5μA），以及在连续输出的MEG中具有行业领先的功率密度（22.55μW·cm-2）。最后，作者演示了该MEG可以准确地响应环境和压力的变化，展现了其在自供电电子皮肤中的应用潜力。该研究以题为“Biomimetic Aerogel for Moisture-Induced Energy Harvesting and Self-Powered Electronic Skin”的论文发表在《Advanced Functional Materials》上。
通过调节仿生气凝胶的结构和离子密度梯度，作者制造了高性能的水分驱动的能量收集装置。受蕨类植物的结构启发，PVA胶体作为根和茎以提供水分子的运输路径，而GO作为叶包裹在胶体表面，通过与水的直接作用产生能量。基于上述仿生结构，PVA树枝状胶体上具有不同电荷的高含量纳米填料，为带电离子的定向扩散赋予了更强的力量。IL-GO/GO@PVA中富GO、低GO、低IL-GO和富IL-GO区域的Zeta电位从-35到+37eV逐渐增加，表明在气凝胶中成功构建了超高离子密度梯度结构。此外，得益于PVA的高孔隙率、大比表面积和超强的亲水性，GO@PVA气凝胶在水溶液中放置300秒后，其吸水率可以达到1200%，显示出良好的吸水性。
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