近日，湖北大学材料科学与工程学院郭志光教授仿生摩擦课题组在学术期刊《Advanced Functional Materials》发表题为《Versatile Ultrahigh-Output Bilayer Hydrogel for Electricity Generation and Passive Cooling》的研究成果，2024级硕士研究生陈国鹏为第一作者，谢尚珍博士和郭志光教授为通讯作者。

在全球气候变化和科技进步的双重推动下，人类对绿色能源的追求日益迫切。在此背景下，自然界中的梯度浓度作为一种具有巨大潜力的能量采集方式，吸引了国内外科研工作者的广泛关注。目前已经开发出多种利用梯度浓度诱导发电的技术，如蒸发驱动的纳米发电机和基于湿度梯度的发电器件。尽管这些技术展示了一定的潜力，但它们在电流和功率密度方面存在不足，限制了其在实际应用中的广泛推广。

本文介绍了一种创新的双层水凝胶发电装置（BHEG），该装置通过离子浓度梯度和电偶效应的协同作用，实现了高效的能源收集。这种装置的两个电极采用了相同的材料，其开路电压达到了0.7 V，短路电流为4.34 mA，这一性能比目前报道的平均值高出73倍以上，其最大功率密度更是达到了72.2 mW·m^-2。更令人振奋的是，该研究还展示了一种采用锌-碳电极材料的BHEG装置，耦合了化学能的转换，其开路电压为1.86 V，短路电流高达92 mA。BHEG的多功能性除了发电以外，还能为电子设备提供有效的被动热管理，最高可降低约20 ℃的温度。这项研究不仅深化了我们对基于水凝胶的高效发电机设计和制造的理解，而且为利用自然流动诱导的能量开辟了新的应用领域，为绿色能源的未来发展提供了一条充满希望的道路。

郭志光教授近年来通过调控材料表面润湿性在油水分离、防冰除冰、水雾收集、气泡操控等领域进行了性能和机理方面研究，取得了系列进展。主持承担国家自然科学重点基金项目、优秀青年科学基金项目和面上项目等，发表学术论文520余篇，SCI引用2万1千多次，H因子76，出版中英文专著各1部。谢尚珍博士主要研究方向为仿生表界面用于大气水收集、油水分离和新能源器件被动式热管理，在国际知名期刊发表论文10余篇，现为湖北省楚天学者，主持国家青年基金一项。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202411298

（审稿：陈亮）