由于湿气无处不在，湿气诱导发电已成为下一代可穿戴电子产品的一种很有前途的供电解决方案。然而，当前薄膜发电机的实际应用受到可穿戴舒适性和大规模集成到可穿戴设备的挑战的限制。
近期，东华大学覃小红教授、王黎明研究员团队与新加坡国立大学Tan Swee Ching教授团队合作，制备了一种基于静电纺纳米纤维包芯纱的纱线状湿气诱导发电机（YMEG）。该设备以金属丝为芯电极，聚合物盐溶液处理的电纺纳米纤维毡为活性层，沉积银为壳电极。通过活性层和电极之间的水分诱导相互作用，长度为2cm的YMEG表现出最佳的性能，可产生约0.8V的高稳定电压和14.3μA/cm2的电流密度，达到了已报道的一维纤维/纱线状MEG中的最先进水平。此外，利用YMEG的可编织性，创建了一种“错位有序堆叠”策略，以将YMEG单元有效集成到织物中，实现了输出电压和电流的协同增强。这种集成织物装置在变形情况下也能正常工作，且成功应用于电力电子和传感系统中，显示出作为可穿戴电子设备的先进能源配件的巨大潜力。
图1.纱线状湿气诱导发电机的结构设计、性能与集成应用示意图。
图2.纱线状湿气诱导发电机的制备与表征。
图3.不同因素对YMEG电压和电流输出的影响。
图4.（a）裸包芯纱、仅浸渍PVP的包芯纱和浸渍PVP/NaCl的包芯纱在低湿度环境（左）和高湿度环境（RH=90%，右）下30分钟的红外图像。（b）当以锌作为芯电极或以银作为芯电极组装时，YMEG的电流输出。（c）长期电性能测试后锌电极的XRD光谱。（d）YMEG在不同NaCl浓度下的极化曲线。
图5.在（a）低相对湿度和（b）高相对湿度下水分子吸附和发电机制的示意图。
图6.湿气诱导发电机的集成与应用。
该工作以“Weavable yarn-shaped moisture-induced electric generator”为题发表在《Nano Energy》（DOI:10.1016/j.nanoen.2023.108748）上。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108748
