我院在Advanced Functional Materials发表高水平学术成果

近日，我院在材料领域顶级期刊《Advanced Functional Materials》上发表题为“Liquid Metal Aerogel with Janus Architecture for Selective Direction Recognition and High-Efficiency Moisture Energy Harvesting”的论文（DOI：10.1002/adfm.202408998），论文的第一单位为青岛大学材料科学与工程学院，通讯作者为夏延致教授和李现凯副教授，第一作者为我院2022级硕士研究生崔静。

液态金属具有良好的导电/导热特性和良好的流动性，是制备功能化柔性电子的理想材料。但是液态金属超高的表面张力，难以实现加工成形和功能化。虽然通过微纳化处理，能够有效降低其表面张力，但是由于其高密度和活跃的表面特性，获得稳定的液态金属微纳液滴仍然是一个巨大的挑战。针对以上问题，该团队提出双官能团协同锚定策略，在液态金属微纳液滴表面构建了坚固的外壳。即在羧甲基化壳聚糖（CMCS，含有丰富的羧基和胺基）溶液中对液态金属进行超声，制备了化学稳定性较高（> 7 d）的液态金属分散液，再通过定向冷冻干燥的方法制备出具有Janus结构的气凝胶。

在定向冷冻干燥的过程中，高密度的液态金属微纳液滴自发形成上层液滴粒径较小和下层液滴粒径较大的梯度分布，该Janus气凝胶表现出异向弯曲的选择性响应，可作为选择性方向识别的传感器。由于独特的非均相结构，CMCS在气凝胶中的分布也呈现梯度性。在一定的湿度（相对湿度大于55%）下，CMCS气凝胶表面的亲水基团（羧基、氨基等）会捕获蒸汽形成双电层，气凝胶上下形成湿度差，气凝胶内部表面和孔道中的水分流动形成流动电势，从而能够制备湿气发电机。研究发现，在相对湿度为99%时，可输出高达460 mV左右的电压，表现出高效的湿气发电性能。同时，由于液态金属良好的光热效应，该异质气凝胶在光热发电和光热水蒸发方面也展现出潜在的应用前景。因此，这种双官能团协同锚定策略不仅通过界面工程提高了液态金属微纳液滴的化学稳定性，而且可以制备具有能量收集和选择性方向识别的气凝胶，为液态金属的多功能化提供了新的方法，拓展了液态金属在气凝胶领域的应用。

上述研究获得国家自然科学基金青年基金（22105111）、山东省高等学校青创团队(2022KJ151)、山东省自然科学基金(ZR2021QB094)、中国博士后面上基金（2022M711736）和青岛市应用研究项目的支持。