本网讯 近日，学校材料与化学学院柔性光/电子器件课题组王新教授团队在国际著名期刊《Advanced Functional Materials》发表题为“High-Output Moisture-Electric Generator Based on High-Conductive Anti-Freezing Poly(Acrylamide)/NaCl Ionic Hydrogel”的研究论文。该研究在团队前期高性能湿气发电研究基础上，进一步针对湿气发电器件在低温、低湿等复杂环境下性能受限的问题，开发了兼具高离子电导率和优异抗冻性能的离子水凝胶，实现了湿气发电器件高输出与宽环境适应性的协同提升。

大气湿气中蕴含丰富的化学势能，湿气发电技术能够利用功能材料与环境水分之间的相互作用持续产生电能。在低温环境下，水凝胶内部水分容易冻结，造成离子迁移受阻和器件性能下降，限制了湿气发电器件在寒冷及复杂环境中的实际应用。针对上述问题，研究团队构建了由聚丙烯酰胺（PAM）和氯化钠（NaCl）组成的高导电抗冻离子水凝胶（PNIH），并结合铝（Al）电极和激光诱导石墨烯（LIG）电极设计了PNIH-MEG湿气发电器件。NaCl的引入不仅提高了水凝胶的吸湿能力和离子电导率，还能够有效抑制低温条件下水分子的结晶，使水凝胶在低温环境中保持良好的离子迁移能力。制备的PNIH具有3.0 S m⁻¹的离子电导率、470%的最大拉伸应变以及优异的抗冻性能。

研究发现，湿气诱导离子迁移、界面双电层、界面反应以及PNIH的高离子电导率共同促进了器件的电能输出。PNIH-MEG获得了1.6 V的稳定输出电压、1.2 mA cm⁻²的电流密度和129 μW cm⁻²的最大功率密度，并能够保持超过两周的稳定电压输出。并且，该器件在20% RH的低湿环境以及−20 ℃的低温环境下仍可保持约1.6 V的稳定电压输出，能够在−20 ℃至80 ℃的宽温度范围内工作，显著拓展了湿气发电器件在极端环境的适用范围。

团队在前期工作的基础上：羧基化纤维素纳米纤维、LiCl和PAM复合水凝胶增强湿气发电器件的输出性能和长期稳定性（Energy Environ. Sci., 2026, 19, 3983-3993），进一步解决了低温条件下水凝胶冻结和离子传输受限的问题，将湿气发电器件由高性能输出进一步拓展至低温抗冻、低湿工作和宽温区运行，为高性能湿气发电器件的发展提供了新的研究思路。

学校博士生邢野博士为论文第一作者，王新教授为唯一通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金和安徽省自然科学基金等经费资助。

论文连接：https://doi.org/10.1002/adfm.77335

王新课题组“柔性光/电器件”网页：https://www.x-mol.com/groups/xw06