[导读]：

可穿戴电子设备、植入物、软机器人、传感器——加速了对可变形能源的需求。可以将机械能转换为电能的设备可以实现自供电、无束缚和可持续的设备。

这项工作提出了一种基于可变面积双电层(EDL)电容器。这种非常规的方法很有吸引力，因为：(1)它不需要外部电压源来提供充电；(2)电极本身变形；(3)可在加压、拉伸、弯曲、扭曲等多种变形方式下工作。采集器在水下操作的独特能力在接触汗液、水下传感和蓝色能量采集的可穿戴设备中显示出有前景的应用。

北卡罗来纳州立大学的研究人员创造了一种柔软且可拉伸的设备，可将运动转化为电能，并可在潮湿环境中工作。

“机械能——例如风、波浪、身体运动和电机振动的动能——是丰富的，”该研究论文的通讯作者、北卡罗来纳州化学与生物分子工程教授CamilleHenryDreyfus教授MichaelDickey说。状态。“我们创造了一种可以将这种机械运动转化为电能的装置。它的一个显著特点是它在水下工作得非常好。”

能量收集器的核心是镓和铟的液态金属合金。该合金被包裹在水凝胶中——一种用水膨胀的柔软弹性聚合物。

水凝胶中的水含有称为离子的溶解盐。离子聚集在金属表面，可以在金属中感应出电荷。增加金属的面积提供了更多的表面来吸引电荷。这会产生电力，并由连接到设备的电线捕获。

“由于设备是软的，任何机械运动都会导致它变形，包括挤压、拉伸和扭曲，”迪基说。“这使它在收集机械能方面具有多种用途。例如，水凝胶的弹性足以拉伸至其原始长度的五倍。”

图片来源：北卡罗来纳州立大学

在实验中，研究人员发现，设备仅变形几毫米就会产生大约0.5mWm-2的功率密度。这个电量可与几种主流的能量收集技术相媲美。

“然而，其他技术在潮湿环境中效果不佳，如果有的话，”Dickey说。“这种独特的功能可以实现从生物医学设置到运动服再到海洋环境的应用。此外，该设备制造简单。

“有一条增加功率的途径，因此我们将此处描述的工作视为概念验证演示。”

研究人员已经有两个相关的项目正在进行中。

一个项目旨在通过增加发电机的功率输出，使用该技术为可穿戴设备供电。第二个项目评估如何使用该技术从海洋中获取波浪能。

论文“ASoftVariable-AreaElectrical-Double-LayerEnergyHarvester”发表在《AdvancedMaterials》杂志上。