棉织物可从湿度中发电；用汗水湿气为LED及设备供电

该织物涂覆了聚吡咯和聚多巴胺，这两种聚合物具有截然不同的光学与化学特性。

科学家近日展示了一项突破：普通棉织物可转化为自持发电机，通过吸收空气中的湿气实现昼夜持续发电。这一创新依赖于精心设计的聚合物涂层，能维持持续的离子流动，实现无电池或外接电源的稳定电能输出。

织物涂覆聚吡咯与聚多多巴胺

聚吡咯能广泛吸收多种波长的光并高效转化为热能，在光照下迅速升温并加速水分蒸发；而聚多巴胺反射更多光线，水分蒸发较慢，从而保持湿润。研究团队的关键设计在于：仅在经聚吡咯处理的织物半边涂覆聚多巴胺。这种不对称结构确保织物一侧保持相对潮湿，另一侧持续干燥，形成持久的湿度梯度，驱动离子通过棉纤维的微细通道传输。

光热蒸发驱动湿气发电机

团队开发出一种“光热蒸发驱动湿气发电机”（PEMG），其通过在聚吡咯改性棉织物上构建聚多巴胺结构化色膜，形成不对称的光热温度梯度。研究表明，该聚多巴胺不对称光热层不仅有效解决了水分吸附饱和导致的持续发电不足问题，还缓解了过度蒸发引起的不稳定湿度梯度。

制造工艺始于未处理棉织物浸入溶液

据报道，制造过程首先将原棉浸入含吡咯单体及添加剂的溶液中，直接在纤维上触发聚合反应，形成导电的黑色聚吡咯层（可吸收几乎所有入射光）。随后，将织物一半浸入碱性多巴胺溶液近一天，使多巴胺分子自组装成超薄膜。该薄膜厚度引发光干涉效应，赋予织物类似肥皂泡的鲜艳紫色，其吸光率远低于聚吡咯层，从而形成内置热差。

在模拟阳光下，聚吡咯侧升温显著高于聚多巴胺侧。这种温差加速一侧蒸发，并持续从另一侧汲水，维持稳定的离子流。通过串联多个织物单元，研究人员实现了昼夜连续运行，单元阵列可为LED灯持续供电超过24小时。

穿戴电子领域前景广阔

该技术对穿戴电子设备极具应用潜力。将织物缝入背心进行户外测试时，汗水补充的环境湿度使发电电压显著提升，所产生的电能足以充电容器、点亮小型灯饰，甚至驱动无线音频设备。机械测试表明，弯曲、摩擦和洗涤对性能影响微弱，证明聚合物涂层坚固耐用，适合实际应用。

研究还探讨了环境条件对输出的影响：酸性湿气可大幅提升电压（质子作为高效电荷载体），某些溶解盐类通过增强聚合物-水界面的电子转移进一步提升性能。计算分析证实，离子溶液能放大电荷交换，产生更强的电信号。

通过整合热学与化学特性的不对称设计，这种棉基系统在日常环境下能自主维持驱动力。与电池相比，它无需充电、不含刚性组件，且不易随时间快速老化。

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