综述：介电固体上纳米受限双电层的离子电子调控

这篇综述系统阐述了固体-液体界面双电层（EDL）从经典导体模型到非导体界面主动调控的理论演进，重点介绍了基于摩擦离子电子学（triboiontronics）的动态EDL调控策略在能量收集（如SL-TENGs、CS-TINGs）和信息调制（神经形态电路、离子存储器）领域的创新应用，为下一代能量-信息耦合系统提供了设计蓝图。

　　

介电固体界面双电层的动态革命

典型固体-液体界面的EDL模型演进

从1879年Helmholtz的电容式模型到Gouy-Chapman的扩散层理论，再到整合Stern层与扩散层的GCS模型，导体-液体界面的EDL理论已趋成熟。然而对于介电材料，Wang团队通过开尔文探针力显微镜（KPFM）揭示了电子-离子共存的"两步形成"机制：先发生电子云重叠引发表面极化，随后离子重分布补偿电势差。2023年Wei提出的摩擦离子电子学模型更进一步，通过接触起电产生的极化场实时调控EDL结构与离子分布，将被动界面转化为可编程平台。

能量转换：从局部调控到全EDL重构

在能量领域，针对扩散层调控的固液摩擦纳米发电机（SL-TENGs）通过PDMS与水的周期性接触分离产生交流输出，最新液滴发电机（DEG）利用"体效应"使单滴电压达143.5V。Wei开发的电荷补充型摩擦离子发电机（CS-TINGs）引入预充电水雾作为离子库，实现直流输出功率密度126.4W/m²。而全EDL调控策略催生了更高效的能量系统：Li设计的非对称EDL摩擦离子发电机（EP-TING）通过金属/介电薄膜构建离子梯度，结合摩擦极化效应使电荷密度达2347.4mC/m²，其氧化还原增强版本（ES-TING）更将功率密度提升至346.7W/m²。

信息调制：从界面探针到离子通信

EDL的动态调控为信息领域带来突破。Wei利用SL-TENG监测冰-水相变时的电荷衰减，揭示了EDL屏蔽效应的温度依赖性。在神经形态计算方面，Li通过摩擦极化实现EDL极性切换，模拟神经元双向控制；Xiong开发的聚电解质限域流体忆阻器（PFM）则实现了类似突触的脉冲时序依赖性可塑性。最引人注目的是Li团队构建的水下无线通信系统，通过非对称EDL产生离子浓度梯度，在饱和MgCl²溶液中实现传输距离达数十厘米、质量因子23.1A/m的通信能力。

生物启发的逻辑革命

Ouyang设计的几何不对称水凝胶逻辑系统，利用厚度差异引发的压电离子效应实现AND/OR等基本逻辑运算。当对厚区（高应力）和薄区（低应力）施加压力时，分别产生正负离子尖峰信号，通过阈值化处理成功编码二进制信息。这种机制不仅模拟了轴突信号传导，其信号衰减特性还实现了短期记忆功能，为可穿戴AI提供了新思路。

挑战与未来蓝图

当前EDL调控仍面临时空精度不足（响应时间1μs-1ms）、界面稳定性等挑战。展望未来，自调节能量界面、生物机械能转换和光伏-摩擦混合系统将成为能源领域三大方向；而神经形态生物接口、智能水下通信和传感器内计算则代表信息技术的突破点。通过融合光触发离子调制、表面声波调控等新技术，EDL工程有望催生兼具能量自主与信息智能的下一代离子电子器件。