水电之家讯：水蒸发是生活中再常见不过的自然现象，水从周围环境中吸收热能，并从液态转化为气态，小学生们都能把这里的原理讲清楚。科学家们关注的更多，比如水蒸发这一现象背后的能量转移过程，以及如何利用这种能量转移。此前，已经有课题组将此现象应用于纳米结构的合成(Adv. Funct. Mater., 2009, 19, 1759)以及能量收集装置的制作(Nat. Nanotech., 2014, 9, 137; Nat. Commun., 2015, 6, 7346)。日前，中国科学家在这一领域做出了新的突破。华中科技大学周军教授和南京航天航空大学郭万林教授领导的研究团队发现，在纳米结构的碳材料表面进行水蒸发，能够产生电压。他们借助于廉价的碳黑片层材料，利用水蒸发可以在常温条件下产生近1 V的可持续电压。相关研究成果发表于Nature Nanotechnology 杂志上。

(来源：微信公众号“X一MOL资讯”ID：X-molNews 供稿：冰)



周军教授(左)和郭万林教授(右)。图片来源：华中科技大学、南京航天航空大学

研究人员首先将由多壁碳纳米管制作的两个电极印在石英基底上，接着通过简单的乙醇火焰在两电极之间生长上碳黑片层，再经退火和等离子体处理，最后经环氧树脂包封，得到由两个多壁碳纳米管电极和碳黑片层组成的装置。



装置的制作过程。图片来源：Nature Nanotech.

通过电镜表征可以看出，装置中碳黑片层厚度约70 μm，由直径约为20 nm的洋葱状的纳米粒子组成。在高倍电镜下可以看出这些粒子本质是松散堆积的无规则的石墨烯片，呈多孔性。而退火与等离子处理使得碳黑表面引入丰富的官能团，同时使其拥有亲水性。



装置的电镜表征图。图片来源：Nature Nanotech.

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