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近年来，湿气发电机（MEG）因其能够从空气中吸收水分并自发产生电能而受到广泛关注。MEG利用不对称结构或功能材料在潮湿环境中的电荷载体浓度梯度，通过扩散电荷迁移产生电能。尽管已有多种功能材料（如碳基材料、聚电解质和金属氧化物）被用于MEG，但这些材料在制造过程中可能会产生二次污染，并且在物理损坏后功能丧失。相比之下，生物基材料（如牛奶蛋白、丝纳米纤维、明胶）因其环境友好性和亲水性功能基团展现出良好的发电能力，但其制备过程复杂且需要温和的储存环境。DNA作为一种稳定的生物基材料，具有丰富的亲水性功能基团，且来源广泛、成本低廉，因此被认为是构建MEG的理想材料。
本研究通过简单的冷冻干燥方法，制备了一种基于DNA的多孔膜湿气发电机（DNA-MEG）。该装置由多孔DNA膜和一对金电极（顶部为金网电极，底部为金板电极）组成。DNA膜通过冷冻干燥和压片工艺制备，具有良好的机械完整性和亲水性。DNA-MEG在潮湿空气中吸收水分并释放自由离子，通过电荷的定向迁移产生电能。
（1）DNA-MEG的制备与性能：DNA-MEG在90%相对湿度的空气中能够产生约0.3 V的稳定电压和1.2 μA·cm-2的电流密度，最大功率密度为0.36 µW·cm-2。DNA膜具有良好的亲水性和机械完整性，能够有效吸收水分并产生电能。
（2）可回收性：由于DNA膜具有优异的水溶性，损坏后的DNA-MEG可以通过简单的回收和再加工过程重新制备，且再生后的装置仍保持良好的发电性能，电压保持率接近100 %。
（3）集成应用：多个DNA-MEG可以通过串联或并联的方式集成，提升输出电压或电流，能够为发光二极管（LED）等电子设备供电。研究还展示了DNA-MEG在电容器充电和LED照明中的实际应用潜力。
（1）环境友好型能源收集：DNA-MEG作为一种环境友好型能源收集装置，能够从空气中吸收水分并产生电能，适用于各种湿度环境，具有广泛的应用前景。
（2）可回收能源设备：DNA-MEG的可回收性使其在能源设备的可持续性方面具有显著优势，能够减少电子废弃物的产生。
（3）小型电子设备供电：通过多个DNA-MEG的集成，可以为小型电子设备（如传感器、LED等）提供稳定的电力支持，特别是在偏远地区或缺乏传统电力供应的环境中。
光天磊，清华大学机械工程系博士研究生。研究领域包括墨烯基材料及其在能量转换和存储设备中的应用。
程虎虎，清华大学化学系副研究员。研究领域包括碳基/高分子基功能材料，及大气水汽资源应用。发表SCI论文100余篇，H因子56。受国家优秀青年科学基金资助。获Nano Research Energy/Best Editor Award（2023年）、Outstanding Early Career Investigator in Nanoscience Award/IOP（2022年）、清华大学先进工作者（2022年）等。
https://www.chem.tsinghua.edu.cn/info/1094/2209.htm
曲良体，清华大学化学系教授。研究领域包括碳-碳共轭结构的纳米材料的合成、功能化及应用，包括碳纳米管、石墨烯和导电聚合物。在Science, Nature, Nature Nanotechnology, Nature Water, Science Advances, Nature Communications, Advanced Materials, Journal of the American Chemical Society等国际重要期刊发表SCI论文300多篇，论文他引三万余次，单篇论文最高他引超3000次。研究工作被Nature等专业刊物报道。
https://www.chem.tsinghua.edu.cn/info/1096/2249.htm
实验室网站：http://www.lqugroup.com/
编辑 | 徐军
审核 | 解国新
期刊简介
Friction（《摩擦（英文）》）是清华大学主办的国内首个摩擦学领域国际学术期刊，旨在发表和出版涵盖接触、摩擦、磨损、润滑、表面粘着和界面科学跨学科的创新性研究论文及专题性综述文章，致力于为国内外摩擦学和表面界面科学领域的学者搭建一流的国际学术交流平台，促进摩擦学在中国和国际学术界之间的交流和发展。其2023年影响因子为6.3，五年影响因子为6.7，在Web of Science核心合集数据库机械工程领域183种期刊中排名第9位(前5%)，稳居Q1区。现为月刊，年发文量160篇。2024年入选“中国科技期刊卓越行动计划二期”领军期刊。2025年起，Friction正式转至自主科技期刊国际化数字出版平台SciOpen发布传播，实现完全独立运营，踏上中国科技期刊自主办刊新征程！
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