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。

另一方面，需深入探究2D/3D异质结界面电荷转移动力学、缺陷态调制等基础物理机制，发展具备原位数据处理能力且与系统集成兼容的新型智能光电传感架构，推动从单个器件向模块化、芯片级乃至系统级实现的转化。

IIHS-Cu@Zn界面的去溶剂化动力学与Zn2⁺沉积行为

IHS-Cu@Zn负极的界面工程与结构表征

这说明HS-Cu@Zn负极界面稳定性优于裸锌。

研究结果表明，“亲锌-疏水”界面具有优异的锌离子导电性和界面电荷转移能力，增加了锌负极的循环稳定性及可逆性。

“诱导同质结”界面的形成机理及钠硫电池转化动力学的改进分析。

掺杂位点和阳离子空位各自的调控导致相邻碳化钼晶体的能带结构发生异质性的变化，此种不对称的能带结构促使载流子定向迁移，伴随着能带弯曲的过程，最终诱导高活性同质结界面的形成。

同质结界面：含量调控。

在同一种Mo₂C材料中，这种不对称的能带结构促使电子/空穴定向地迁移，直至费米能级持平而终止，伴随着能带弯曲的过程，诱导了同质结界面的形成。

通过一种简单的酸刻蚀工艺改变掺杂金属量和钼空位的密度，随着刻蚀程度的加大，两者呈现反向的变化，进而调整其相对比例，扩大同质结界面的丰度，最大程度地发挥同质结的效应。

同时，研究深入分析了固态电解质界面的动态演变过程、锂离子传输动力学特性、失效机理，并提出了机械性能方面的创新策略。

深入探讨固态电解质界面、锂离子传输动力学及机械性能方面的失效机理与创新策略。

(2)异质结界面能活化多硫化物并降低反应能垒；

DFT计算进一步揭示，异质结界面引发了显著的电子重分布(图3h-j)，结合晶体轨道汉密顿布居(pCOHP)分析，其S-S键的削弱程度(iCOHP值)较单组分材料更显著。

WL₃边的X射线吸收近边精细结构(XANES)中对应于W-O和W-W/Co的峰也证实了异质结界面的形成。

此外，计算和实验验证CoWO₄和WO₂之间具有的功函数差异会驱动电子从WO₂向CoWO₄迁移，从而在异质结界面处产生内建电场，这将有利于硫转化反应的进行。

为此，界面工程成为调控器件性能的关键补充，界面工程不仅能够调制层间相互作用，还能有效调节界面处的载流子转移动力学。

在肖特基型结构中，超薄界面层的插入在异质结界面引入了额外的隧穿势垒，载流子注入需要通过隧穿进行。

界面工程着眼于异质结界面的实际接触质量，通过引入超薄钝化层、隧穿层或功能中间层来实现的界面工程可以有效降低界面态密度并缓解费米级钉扎，从而恢复或精确调整预期的能带对齐。

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总体来看，锰体系中多价态转化所带来的反应复杂性以及电极/电解液界面的不稳定性，仍然限制了其性能的进一步提升与实际应用。

如图一显示，HS-Cu@Zn的S2p光谱出现Cu–S键和C–S键特征峰，证实了巯基在铜纳米棒上成功组装，改变了锌负极界面的电荷分布，并实现了界面疏水作用。

工程化“亲锌-疏水”锌负极界面的构建与表征。

本研究采用了一种简单高效的协同界面工程策略，成功构建了“亲锌-疏水”的锌负极界面，从而降低了锌离子的脱溶剂化能并实现了更快的锌离子迁移。

这种双功能锌负极界面可促进锌沿(100)晶面均匀沉积，增强了锌离子脱溶动力学，并有效排除了锌负极表面的电活性水分子。

通过DFT模拟计算锌原子在不同表面的吸附能、水合锌离子的脱溶剂能，并测试锌成核势垒，研究表明富含亲锌位点的铜纳米层形成了超快离子扩散通道，而自组装硫醇疏水层通过调控锌负极界面的脱溶剂动力学过程，有效抑制了腐蚀反应和氢气析出现象。

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。