机电能量转换是一种潜在的解决方案，可用于小型化、可穿戴和可植入系统的电源供应；然而，由于使用软设备开发低频运动时电流输出有限，因此机电能量转换仍然具有挑战性。

近日，香港大学Lizhi Xu，中国科学院北京纳米能源与纳米系统研究所Xiong Pu，东南大学Feng Gong报道了一种水凝胶发生器的设计，它的机械离子电流产生被放大了几个数量级，具有工程化的结构和化学不对称。

文章要点

1）在压缩载荷下，水凝胶中的浮雕结构增强了变形梯度引起的净离子通量，这与电极的不对称离子吸附特性和水凝胶基质中明显的阳离子和阴离子的扩散性协同作用。

2）在0.1Hz 80kPa的循环压缩下，这种机械力离子过程可以产生4 mA(5.5A m⁻²)的峰值电流，转移电荷高达916 mC m⁻²。

3）这种小型水凝胶发生器的高电流输出有利于可穿戴设备的供电，伤口愈合的受控药物租赁系统就是例证。

所展示的放大机械离子效应的机制将使各种自给能生物医学系统的进一步设计成为可能。

参考文献

Liu, H., Ji, X., Guo, Z. et al. A high-current hydrogel generator with engineered mechanoionic asymmetry. Nat Commun 15, 1494 (2024).

https://doi.org/10.1038/s41467-024-45931-7