新型的能量轉(zhuǎn)化與存儲技術對于社會的發(fā)展起著極其重要的作用。人類生活的環(huán)境中存在大量的能量源泉，比如太陽能、風能和水能等，人們已經(jīng)成功開發(fā)了太陽能電池、風力發(fā)電機和水力發(fā)電機等將這些能量轉(zhuǎn)化為電能，為日?；顒犹峁┍憷?。然而，將自然界中水分擴散過程直接用于產(chǎn)生電能并不多見。

本項研究工作開創(chuàng)性地利用氧化石墨烯作為基礎材料，通過激光加工技術實現(xiàn)了材料內(nèi)部含氧官能團的異質(zhì)分布，輔助界面設計構建肖特基結進行載流子的運動調(diào)控，建立了一種全新的濕氣產(chǎn)電器件，實現(xiàn)了濕氣擴散直接轉(zhuǎn)化為電能的過程。在濕氣刺激下，單個器件（亞厘米尺寸）可以產(chǎn)生高達1.5V的電壓（與商用的紐扣電池相當）。此外，通過簡單的層層組裝進行有效的串聯(lián)，實現(xiàn)了高達18V的輸出電壓，能夠成功為商用的LED陣列和數(shù)碼管供電。該工作開發(fā)了一種全新的濕氣產(chǎn)電器件，為設計高效、高輸出的新型能源器件奠定了基礎，作為一種新型清潔能源器件，展現(xiàn)出巨大的應用前景。

（a）濕氣發(fā)電器件串聯(lián)示意圖；(b) 輸出電壓隨器件串聯(lián)數(shù)量的變化；

(c) 濕氣發(fā)電器件給商用的電容器充電；(d–f) 濕氣發(fā)電器件為發(fā)光二極管陣列和數(shù)碼管等電子元器件供電

近年來，研究團隊專注于先進材料和新型微納器件，及在能源、環(huán)境等領域的應用研究。在濕氣產(chǎn)電領域開展了大量原創(chuàng)性工作，并取得了多項重要成果。前期工作發(fā)表在《先進材料》（Advanced Materials）、《能源與環(huán)境科學》(Energy & Environmental Science)、《德國應用化學》(Angewandte Chemie International Edition)、《先進功能材料》（Advanced Functional Materials 、《納米能源》(Nano Energy)等知名國際期刊上。

清華大學機械系2016級博士生黃亞鑫為本文第一作者，曲良體教授和程虎虎助理研究員為本文的通訊作者。本研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等項目的資助。

來源：清華新聞網(wǎng)

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