近十年來，隨著智能柔性可穿戴設備在醫療健康監護、人機融合、人工智能等領域的廣泛應用，柔性電子技術向智能化、集成化、多功能化的方向快速發展。儘管柔性電子器件在降低功耗方面取得了重要進展，但能源的供給和消耗依然是柔性電子發展最關鍵的限制因素，研究開發基於新型能源高效採集的自主式供電柔性傳感器成為柔性智能電子的重要研究方向。
眾所周知，地球表面70％以上都被天然水體覆蓋，是含量最豐富的資源之一。無論地理位置或環境條件如何改變，天然水都可以通過吸收熱能而自發地流動和蒸發。通過納米結構與水的流動、波動、滴落和蒸發直接相互作用來發電的能量轉換效應，被稱為水伏效應（hydrovoltaic effect），這種效應為解決柔性傳感系統的能源可持續供給提供了新思路。然而，如何在變形條件下實現穩定發電和高輸出功率，並實現輕量化、柔性化可穿戴傳感微系統依然面臨很多挑戰。
針對上述挑戰，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所張珽團隊通過水源形態以及器件結構設計，製備了一種具有優秀的便攜性、柔性和穩定性的水伏發電機，並作為柔性電子器件能源供給平臺構建了柔性可穿戴自供能傳感系統。通過採用聚乙烯醇（PVA）將功能化碳納米顆粒(FCB)綁定到三維海綿骨架 (3DS)上，並進一步將得到的PVA@FCB@3DS薄膜與固體高吸水性水凝膠共組裝，構建了HPG。基於構建的PVA@FCB@3DS薄膜上的具有交疊雙電層（EDL）納米通道，HPG可以利用水的自發蒸發將周圍的熱量連續轉換為電能，而無需任何外部能量供應，其Voc和Isc分別達到0.658 V和63 μA。此外，柔性HPG可以在較大範圍的彎曲應變的狀態下，保持穩定的產電性能。該便柔性攜式水蒸發驅動的HPG突破了之前水伏發電機固定水槽的束縛，可以作為柔性可穿戴電子設備的柔性電源平臺用於器件的能量供給，推動了水伏發電技術的器件形式和應用領域的進步。
來源：蘇州納米所
