水蒸發是自然界中十分常見的現象，水的相變包含著巨大的能量交換，如何實現水能和電能的能量轉換也成為近年來新能源材料領域的研究熱點。此前，華中科技大學周軍教授和南京航空航天大學郭萬林教授發表了水蒸發在碳黑片層材料上的可持續發電現象（Nat. Nanotech., 2017, 10, 1038），香港城市大學王鑽開教授總結了超浸潤界面上的能量收集方式（Adv. Funct. Mater., 2019, 10, 1002），清華大學曲良體教授系統研究了溼氣在各種不同材料上的發電效果（Energy Environ. Sci., 2019, 10, 1039）。近日，
電子科技大學鄧旭教授的研究團隊發現，通過將自然生長的木頭進行簡單的檸檬酸改性，然後在其上下表面覆蓋一層薄的網格電極，利用木頭材料的天然多孔結構，製作成簡易的納米發電器件，其表面的水蒸發可以在常溫下產生300 mV開路電壓和10 μA的短路電流。通過串聯5個木材發電器件，就可以驅動一個小型計算器工作。眾所周知，在外力作用下，溶液中帶電粒子的運動會導致下游積累電荷，在上下游產生電位差，即流動電勢。研究人員利用這一特性，將包覆了碳漿的PET網格電極置於改性木頭的上下表面，利用水蒸發通過木頭內部孔徑時產生的電荷密度差異產生持續且穩定的電壓電流。
通過SEM掃描電鏡表徵可以看出，木頭的內部有著許多的細微管道，管道孔徑約為9 μm。而改性後的木頭有著豐富的羧基官能團，具有極強的親水性，可以使水分子更為迅速地穿過木頭孔道，增強管道中的電荷密度差異性。
研究人員比較了不同密度的木頭的發電性能，選取了櫸木作為最終的研究對象，同時還比較了櫸木在不同反應時間後的發電性能，通過接觸角的測量結果以及Zeta電位值的對比發現反應時間為4h的效果最佳。然後，將製備好的木頭器件部分浸入裝有去離子水的器皿中，發現在室溫條件下可以產生300mV的開路電壓和10 μA的短路電流，發電的持續時間可長達24h。
最後，研究人員通過簡單的串聯將製備好的木頭器件組裝在一起，將輸出電壓提高到1.3V，成功的進行了計算器的演算過程。
相關的研究成果發表於ACS Applied Materials & Interfaces 期刊上。文章的共同第一作者為電子科技大學基礎與前沿研究院的碩士研究生周小兵和青年教師張文巒博士。通訊作者為
鄧旭教授，共同通訊作者為張文巒博士。論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b23380
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