新聞網(wǎng)訊 近日，我校夏延致教授團隊在材料領域頂級期刊《Advanced Functional Materials》上發(fā)表題為“Liquid Metal Aerogel with Janus Architecture for Selective Direction Recognition and High-Efficiency Moisture Energy Harvesting”的論文（DOI：10.1002/adfm.202408998），論文的第一單位為青島大學材料科學與工程學院，通訊作者為夏延致教授和李現(xiàn)凱副教授，第一作者為材料科學與工程學院2022級碩士研究生崔靜。
液態(tài)金屬具有良好的導電/導熱特性和良好的流動性，是制備功能化柔性電子的理想材料。但是液態(tài)金屬超高的表面張力，難以實現(xiàn)加工成形和功能化。雖然通過微納化處理，能夠有效降低其表面張力，但是由于其高密度和活躍的表面特性，獲得穩(wěn)定的液態(tài)金屬微納液滴仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。針對以上問題，該團隊提出雙官能團協(xié)同錨定策略，在液態(tài)金屬微納液滴表面構建了堅固的外殼。即在羧甲基化殼聚糖（CMCS，含有豐富的羧基和胺基）溶液中對液態(tài)金屬進行超聲，制備了化學穩(wěn)定性較高（> 7 d）的液態(tài)金屬分散液，再通過定向冷凍干燥的方法制備出具有Janus結構的氣凝膠。
在定向冷凍干燥的過程中，高密度的液態(tài)金屬微納液滴自發(fā)形成上層液滴粒徑較小和下層液滴粒徑較大的梯度分布，該Janus氣凝膠表現(xiàn)出異向彎曲的選擇性響應，可作為選擇性方向識別的傳感器。由于獨特的非均相結構，CMCS在氣凝膠中的分布也呈現(xiàn)梯度性。在一定的濕度（相對濕度大于55%）下，CMCS氣凝膠表面的親水基團（羧基、氨基等）會捕獲蒸汽形成雙電層，氣凝膠上下形成濕度差，氣凝膠內(nèi)部表面和孔道中的水分流動形成流動電勢，從而能夠制備濕氣發(fā)電機。研究發(fā)現(xiàn)，在相對濕度為99%時，可輸出高達460 mV左右的電壓，表現(xiàn)出高效的濕氣發(fā)電性能。同時，由于液態(tài)金屬良好的光熱效應，該異質(zhì)氣凝膠在光熱發(fā)電和光熱水蒸發(fā)方面也展現(xiàn)出潛在的應用前景。因此，這種雙官能團協(xié)同錨定策略不僅通過界面工程提高了液態(tài)金屬微納液滴的化學穩(wěn)定性，而且可以制備具有能量收集和選擇性方向識別的氣凝膠，為液態(tài)金屬的多功能化提供了新的方法，拓展了液態(tài)金屬在氣凝膠領域的應用。
上述研究獲得國家自然科學基金青年基金（22105111）、山東省高等學校青創(chuàng)團隊(2022KJ151)、山東省自然科學基金(ZR2021QB094)、中國博士后面上基金（2022M711736）和青島市應用研究項目的支持。
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