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       利用電離水分與親水性材料的優先相互作用的獨立式和薄膜型水分驅動能量發生器(MEGs)是一件有意義的事情，因為它們的可穿戴性和便攜性不需要水容器。然而，大多數這種MEGs工作在有限的濕度條件下，這提供了很大的水分梯度。本文提出了一種高性能的MEGs，在各種環境中具有可持續的電力生產能力。該雙層裝置由表面帶負電荷的親水MXene (Ti₃C₂T_x)氣凝膠和聚丙烯酰胺(PAM)離子水凝膠組成。第一線原理模擬預測了MXene氣凝膠中鹽和水提供的正電荷的優先選擇，從而在20% ~ 95%的較寬相對濕度范圍內產生較高的電力輸出。此外，通過用具有優良保水性和結構穩定性的PAM有機水凝膠取代水凝膠，實現了在較寬的溫度范圍(-20 ~ 80℃)下持續15天以上的長期發電裝置。MXene氣凝膠MEG串聯起來，為各種戶外環境中的商用電子元件提供足夠的電源。此外，MXene氣凝膠MEG可以作為一種自驅動傳感器來識別手指彎曲和面部表情。
 
圖1 三維結構雙分子層MAH-MEG。
  圖2. 耐濕型MAH-MEG的發電性能。
  圖3 MAH-MEG的工作機理。
  圖4. MAO-MEG的可持續電力生產和供給。
  圖5 影響MAO-MEGs發電性能的因素。
 
圖6. MAO-MEG的擴展性和應用。
 
        相關科研成果由韓國首爾延世大學工學院Cheolmin Park等人于2023年發表在ACS Nano (https://doi.org/10.1021/acsnano.2c10747)上。原文：Humidity-Tolerant Moisture-Driven Energy Generator with MXene Aerogel−Organohydrogel Bilayer。

轉自《石墨烯研究》公眾號