论文DOI: 10.1021/jacs.4c06949纳流体薄膜因为具有纳米级的带电孔道有望同时实现高离子选择性和渗透性在渗透能捕获方面展现出巨大优势。然而对于超薄多孔纳流体薄膜而言，浓差极化会导致有效浓度梯度下降，削弱能量转化效率。现有研究表明，具有离子整流特性的离子二极管薄膜可以有效抑制浓差极化。但是目前所报道的基于异质电荷双极离子二极管薄膜在抑制浓差极化的同时也牺牲了离子选择性，导致最终的输出功率密度受限。本文受半导体物体中肖特基二极管结构的启发，设计并开发了一种基于阶梯介孔的单极离子二极管超薄膜，实现了浓差极化抑制和离子选择性维持之间的平衡，最终制备的离子二极管纳流体薄膜器件在模拟海水与河水（0.5/0.01 M NaCl）的条件下实现了5.88W/m2的功率密度。 利用次序胶束界面自组装策略，制备了具有阶梯介孔的二氧化硅超薄膜，然后利用PMMA转移策略将其转移至柔性PET基底上形成纳流体薄膜器件。该氧化硅薄膜正反面具有不同孔径的垂直取向纳米通道。表面所带的负电荷可以实现阳离子选择性，垂直取向的纳米通道可以将离子传输路径极大地缩短，提高渗透性。理论计算和实验结果证明，单极的离子二极管结构可以有效抑制浓差极化，且全负电特性可以保持良好的离子选择性，最终表现出优于对称结构以及双极离子二极管纳流体薄膜器件的渗透能转化性能。总之，本文通过合理设计介孔通道结构，展示了一种新结构的单极离子二极管纳流体超薄膜器件，在渗透能转化方面实现了浓差极化抑制和离子选择性维持的平衡，最终实现了输出功率的增强。该研究为设计具有非对称结构的离子二极管纳流体膜以增强渗透能收集提供了新的见解。
