新聞網訊 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。但是液態金屬超高的表面張力，難以實現加工成形和功能化。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，獲得穩定的液態金屬微納液滴仍然是一個巨大的挑戰。針對以上問題，該團隊提出雙官能團協同錨定策略，在液態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）溶液中對液態金屬進行超聲，制備了化學穩定性較高（> 7 d）的液態金屬分散液，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，高密度的液態金屬微納液滴自發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電機。研究發現，在相對濕度為99%時，可輸出高達460 mV左右的電壓，表現出高效的濕氣發電性能。同時，由于液態金屬良好的光熱效應，該異質氣凝膠在光熱發電和光熱水蒸發方面也展現出潛在的應用前景。因此，這種雙官能團協同錨定策略不僅通過界面工程提高了液態金屬微納液滴的化學穩定性，而且可以制備具有能量收集和選擇性方向識別的氣凝膠，為液態金屬的多功能化提供了新的方法，拓展了液態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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