高性能湿气能量收集与离子逻辑运算的三层纳米流体离子二极管

来自多机构的研究团队开发了一种基于三层纳米流体离子二极管（p-i-n结构）的湿电发电机，通过整合带正电织物、氯化锂掺杂中性织物和带负电织物，解决了湿气发电中载流子生成不足和性能不稳定的问题。该装置实现了≈1.38 V电压和≈35 μA cm?2电流输出，并展现出超过600小时的稳定运行能力，同时支持离子逻辑门与可折叠配置应用，为可持续能源与离子电子学系统提供了创新解决方案。

　　

纳米流体离子二极管（Nanofluidic ionic diodes）通过限域纳米通道实现定向离子传输，在能量收集和离子电子学（iontronics）领域具有重要潜力。然而，其在湿气发电中的应用受限于载流子生成不足和设备性能不稳定。本研究报道了一种三层结构湿电发电机，采用带正电织物（p层）、氯化锂（LiCl）掺杂的中性织物（i层）和带负电织物（n层）构建p-i-n配置。吸湿性中性层促进高效水分吸收和离子解离，而相邻带电层通过氧化石墨烯（graphene oxides）形成的纳米通道建立内建电场，用于整流阳离子和阴离子流。这种独特的结构与功能协同作用实现了持续载流子生成和定向传输，达成≈1.38 V电压和≈35 μA cm^?2电流输出，并在采用活性金属电极时展现出≈1.6 V峰值电压及超过600小时的稳定运行。除能量收集外，该二极管的整流特性支持离子逻辑门（ionic logic gates）和可折叠配置的实现，可用于便携式电子设备供电。本研究为高性能纳米流体二极管设备提供了多功能平台， bridging 可持续发电与新兴离子电子学系统。