高性能碳纳米管基湿气发电器的制备及应用

来源：现代纺织技术杂志2025年第11期北京时间：

作者：徐亚茹, 徐路, 陈家安, 齐晓明, 倪庆清

单位：浙江理工大学材料科学与工程学院，浙江杭州 310018；2.浙江省现代纺织技术创新中心，浙江绍兴 312030

摘要：为解决小型湿气发电器普遍存在的输出低、响应速度慢、器件结构复杂等问题，以碳纳米管(CNT)、羧基碳纳米管(MWCNTs−COOH)为薄膜电极，引入氯化钙(CaCl2)作为亲水性功能材料，采用聚乙烯醇磷酸(PVA-HP3O4)作为电解质凝胶，制备了一种三明治结构的湿气发电器(MEG)。系统表征了不同CNT基薄膜的微观形貌和化学结构，研究了MEG的发电性能与工作机制，并探索了其在低功耗电子器件驱动和监测传感方面的应用。结果表明：通过结构设计和组分调控，MEG在85%相对湿度条件下，可实现1.17 V的开路电压和995 µA(对应短路电流密度995 µA/cm2)的短路电流输出。该器件在弯曲和扭转机械变形条件下仍保持优异的稳定性，成功实现了对小型电子器件的驱动，并能精准监测人体手指湿度变化及呼吸模式。这些特性使其在可穿戴电子设备和自发电传感器方面具备广阔的应用潜力。

关键词：碳纳米管,三明治结构,湿气发电,水分吸附,湿气传感

基金资助：绍兴市基础公益项目（2024A11013）