納米濕電發電機是一種新型的、必不可少的發電機，它基于電動效應(electrokinetic effect)，能夠從周圍廣泛分布的水分、汗水和雨水中收集可再生能源。然而，目前的纖維濕電納米發電機仍然受到間歇性的能量收集模式或有限的電力供應困擾。
近日，四川大學研究團隊借鑒植物的蒸騰過程，開發出了一種導電親水性纖維素/碳納米管纖維（RC/CNT），該纖維通過大分子鏈通道和自發蒸發可以驅動水流連續高效流動。結合電動機理，研究人員發現僅一根自供電纖維就能產生恒定且巨大的160.4mV開路電壓和高達0.4mW·cm-3的功率密度，比大多數傳統纖維濕電納米發電機高出一個數量級。最后，研究者將108根纖維串聯或并聯編織成柔軟的織物，發現只需充電10分鐘就能提供1.2V的最大電源，足以為一臺電子計算器供電。該成果以“Knittable Composite Fiber Allows Constant and Tremendous Self-Powering Based on the Transpiration-Driven Electrokinetic Effect”為題發表在最新一期的《Advanced Functional Materials》上。
RC/CNT纖維的制備
受植物蒸騰作用的啟發，研究人員采用了在一根親水纖維素/碳納米管纖維內獲得穩定連續供水的概念，實現基于電動效應的連續發電。這種纖維是用LiOH/尿素/H2O混合的綠色溶劑通過連續濕法紡絲法制備的。它的溶解-凝固-再生系統是環保的，所涉及的加工程序已被證明能夠實現可擴展和連續生產。
RC/CNT纖維發電性能研究
研究人員設計了一種自制的自供電裝置，當NaCl溶液(0.2mL)滴在設備一側時，將纖維浸濕，迅速產生電流。單根纖維的直流電壓為55.8mV，電流為31.1nA，說明RC/CNT復合纖維可以自發發電。
CNT表面改性對發電效率的影響
為了提高表面電荷密度，研究人員提出了三種不同的表面改性方法來優化RC/CNT纖維的發電性能。通過各種數據表明，足夠的接觸面積和CNTs與水分子的強相互作用，以及良好的輸水能力共同影響輸出電壓。最終，RC/酸化CNT纖維的輸出功率在四種不同的RC復合纖維中是最大的(27.6nW)。
纖維型濕電納米發電機的應用
纖維尺寸對發電量的影響是顯著的，研究人員在將其應用于可穿戴設備之前進行了研究。考慮到發電效率，選擇暴露在空氣中的長度為10mm(即總長度為20mm)的纖維進行研究。此外，經濕法紡絲制備的纖維在重復潤濕和蒸發過程時，輸出電壓有周期性的上升/下降，表明其輸出性能穩定，重復性好。更重要的是，纖維的輸出性能可以通過輕松地連接更多纖維并聯而成比例地提高，為多種應用提供了卓越的發電能力。
