界面

内容简介针对可拉伸水凝胶湿气发电机中因水凝胶与电极界面粘附较弱而导致的电输出性能不足及机械稳定性差等问题，哈尔滨工业大学田艳红团队提出了一种通过调控功能层间界面粘附性来提升器件性能的界面工程策略。

图文导读I可拉伸水凝胶基湿气发电机设计原理如图所示，通过采用高粘附性水凝胶(HAH)构建多层可拉伸水凝胶湿气发电机(FSHMEG)的稳固界面，实现了层间高效的电荷传递与机械载荷转移。

甘油的引入增强了界面粘附，构筑出强韧耐用的水凝胶-电极界面，从而降低了界面电阻，并防止大变形下的分层失效。

甘油的引入暴露出更多的氢键官能团，增加了水凝胶与电极之间的有效接触位点，从而显著增强了界面粘附性。

有限元分析进一步表明，强界面粘附能够有效均匀化三明治结构器件内部的应力分布；

因此，通过材料设计解决电极与水凝胶之间的界面脆弱问题，对于实现可穿戴FSHMEGs的耐用、全天候运行至关重要。

然而，完全可拉伸的水凝胶湿气发电机(FSHMEGs)面临功能层间界面粘附弱的关键问题，导致在复杂形变下电输出低且机械性能脆弱。

HAH通过引入甘油，减弱聚合物链周围的水化层，暴露出更多促进氢键与界面粘附的官能团，从而增强水凝胶的粘附性。

III界面粘附增强离子传输机理分析

III界面粘附增强离子传输机理分析本研究结合AIMD模拟与DFT计算，揭示了离子在高粘附性水凝胶-电极界面上的快速迁移机制。

简而言之，甘油对水的强亲和力破坏了PAA链周围的水合层，促使分子链伸展并暴露出可形成分子间氢键的官能团，从而增强界面粘附力。

哈工大田艳红等：界面工程策略构筑高输出可拉伸湿气发电机哈工大田艳红等：界面工程策略构筑高输出可拉伸湿气发电机精选

值得注意的是，基于HAH的FSHMEG在电压输出和耐久性方面均优于已有报道的可拉伸MEG，充分彰显了本界面工程策略在构建本质可靠且可形变的能源系统方面的有效性，为下一代可穿戴电子设备提供了有力支撑。

该性能优于其他基于先进材料设计的可拉伸MEGs，充分凸显了粘附性界面工程在提升电性能方面的关键作用。

反之，弱界面则易引发局部应力集中，从而导致界面失效。

通过引入具有粘附性的水凝胶作为界面层，我们构建了一个稳定且共形的水凝胶-电极界面，有效缓解了界面失配问题，并抑制了机械变形所引发的分层现象。

低阻界面，高效输出：报道了一种具有本征粘附性的水凝胶，可形成牢固的水凝胶-电极界面，有效降低界面电阻，能实现形变过程中电荷的高效传递。

机理分析表明，甘油的加入增强了界面相互作用，促进了离子传输，从而降低了界面电阻，提高了电荷转移效率。

所形成的牢固且耐用的水凝胶-电极界面不仅降低了界面电阻，确保了应变条件下的高效电荷传输，还防止了在大形变下发生分层。

甘油的引入增强了界面粘附，构筑出强韧耐用的水凝胶-电极界面，从而降低了界面电阻，并防止大变形下的分层失效。

通过引入具有粘附性的水凝胶作为界面层，我们构建了一个稳定且共形的水凝胶-电极界面，有效缓解了界面失配问题，并抑制了机械变形所引发的分层现象。

该性能优于其他基于先进材料设计的可拉伸MEGs，充分凸显了粘附性界面工程在提升电性能方面的关键作用。