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  可持續(xù)和環(huán)保來源的電能已經(jīng)被廣泛研究和獲取，如風(fēng)能、太陽能、水力、生物質(zhì)和其他非化石燃料。在傳統(tǒng)的水力發(fā)電中，利用渦輪機(jī)將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能進(jìn)行發(fā)電，往往需要特殊的地形和復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施。水蒸發(fā)是一種常見的自然現(xiàn)象，它控制著各種生命活動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)移，流動(dòng)電壓以生物電的形式廣泛存在于生命活動(dòng)的組織液體中。例如，由于內(nèi)部和外部離子的濃度不同，跨膜電位存在于細(xì)胞膜中；當(dāng)樹液在樹干中從底部向頂部輸送時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)勢(shì)。因此，如何利用生命活動(dòng)中水蒸發(fā)現(xiàn)象進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電能的產(chǎn)生和收集仍然具有一定的挑戰(zhàn)。

  受植物蒸騰過程中產(chǎn)生生物電的啟發(fā)，中山大學(xué)周劍副教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種具有大比表面積和分層多孔結(jié)構(gòu)的纖維素木材用于蒸汽驅(qū)動(dòng)發(fā)電裝置。通過去除木質(zhì)素和半纖維素釋放木材細(xì)胞壁中的孔道，設(shè)計(jì)了纖維素木材作為高效捕獲和傳輸水和蒸汽的堅(jiān)固載體。更進(jìn)一步，通過導(dǎo)電聚合物聚（3,4-亞乙基二氧噻吩）/聚（苯乙烯磺酸鹽）（PEDOT/PSS）增強(qiáng)電離和電荷傳輸能力，實(shí)現(xiàn)定向蒸汽驅(qū)動(dòng)發(fā)電。文章以“Construction of hierarchical and porous cellulosic wood with high mechanical strength towards directional Evaporation-driven electrical generation”為題，在線發(fā)表于在期刊《Chemical Engineering Journal》。

圖1. 纖維素木材濕氣發(fā)電的制備方法和策略

  團(tuán)隊(duì)成員探究了該發(fā)電裝置在不同鹽溶液中的發(fā)電情況，水溶液中較高濃度的離子和較高的溫差可以促進(jìn)質(zhì)子運(yùn)動(dòng)和水蒸發(fā)速率，以增加電壓產(chǎn)生。具有高度定向特征的纖維素木材的天然結(jié)構(gòu)可以表現(xiàn)出定向發(fā)電能力。本研究為定制木質(zhì)材料以應(yīng)用于發(fā)電提供了一種可行的策略，這可以很容易地從水熱蒸發(fā)能量中收集電力。

  原文鏈接：Wang, C., Tang, S., Li, B., Fan, J., & Zhou, J. Construction of Hierarchical and Porous Cellulosic Wood with High Mechanical Strength towards Directional Evaporation-driven Electrical Generation. Chemical Engineering Journal, 2022, 140568. 

  https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.140568

中山大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院周劍團(tuán)隊(duì)介紹

  研究方向：先進(jìn)電子與纖維材料

  研究興趣：有機(jī)/無機(jī)半導(dǎo)體的合成制備及應(yīng)用研究；先進(jìn)纖維及織物電子的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究；植物資源固廢轉(zhuǎn)化與應(yīng)用研究；氣凝膠新型制造方法及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究；柔性電子技術(shù)與健康醫(yī)療

  團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有特聘副研究員1名，博士后3名，碩士5名。團(tuán)隊(duì)擁有完善的材料合成與表征實(shí)驗(yàn)室、材料加工與器件等實(shí)驗(yàn)室，中山大學(xué)東校園化學(xué)與材料綜合樓中團(tuán)隊(duì)科研場(chǎng)地面積超120平方米�，F(xiàn)已配置微型高分子合成反應(yīng)釜，導(dǎo)電高分子液相和氣相合成裝置、冷凍干燥機(jī)、超臨界干燥設(shè)備、真空手套箱、勻膠機(jī)、多通道溫度采集系統(tǒng)、四探針表面方阻儀、新型離心紡絲機(jī)、小型及中試濕法紡絲機(jī)、納米纖維素提取分離系統(tǒng)、激光雕刻切割機(jī)、真空管式爐、萬能拉力機(jī)等實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器。 

  團(tuán)隊(duì)與國內(nèi)外多個(gè)課題組，包括美國加州大學(xué)戴維斯分校，加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)（UBC），澳大利亞迪肯大學(xué)、沙特阿卜杜拉國王科技大學(xué)（KAUST）、中科大、四川大學(xué)等建立了密切合作關(guān)系，在國際交流中形成了良好的學(xué)術(shù)生態(tài)環(huán)境。

  課題組長(zhǎng)期招聘具有材料、化學(xué)、物理、機(jī)械、電子等背景的本科生、碩士、博士后、特聘副研究員、特聘研究員和國內(nèi)外訪問學(xué)者來進(jìn)行學(xué)習(xí)與研究�，F(xiàn)有新型有機(jī)/無機(jī)半導(dǎo)體的合成制備、植物資源固廢轉(zhuǎn)化與應(yīng)用、高性能纖維與氣凝膠材料, 鋰電池軟包鋁塑膜等方向的博士后需求。

  課題組主頁：

  https://mse.sysu.edu.cn/teacher/126

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聯(lián)系方式

  郵箱：zhouj296@mail.sysu.edu.cn

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