水的蒸發(fā)行為是自然界和生活中常見的物理現(xiàn)象，對自然界水循環(huán)、人類生存和發(fā)展以及各種產(chǎn)業(yè)化應用具有重要作用。研究和利用水蒸發(fā)過程中傳質(zhì)與傳熱行為，對高精度打印、溶液法微納制造、高性能水伏發(fā)電等領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。中國科學院化學研究所宋延林課題組利用圖案化浸潤材料作為水的蒸發(fā)介質(zhì)，實現(xiàn)了密閉環(huán)境中水的自發(fā)定向流動與高效蒸發(fā)行為。該研究制備了由低毛細效應的碳材料與高毛細效應的纖維材料組裝形成的異質(zhì)浸潤結(jié)構(gòu)。研究通過實驗驗證與計算模擬相結(jié)合的手段證明，這一結(jié)構(gòu)可在接近飽和濕度情況下，利用外界環(huán)境波動引起的溫度梯度，產(chǎn)生持續(xù)的毛細芯吸和毛細蒸發(fā)行為，從而在密閉的容器中實現(xiàn)水的內(nèi)循環(huán)?；诖耍撗芯繕?gòu)建了密封水伏電池。密封水伏電池能夠利用封閉式器件中水的內(nèi)循環(huán)過程，將環(huán)境熱能轉(zhuǎn)化為電能。這一電池具有較高的蒸發(fā)發(fā)電轉(zhuǎn)化效率，有望用來驅(qū)動電子表、顯示面板、計算器等常用設備以及應用于黑暗、沙漠、雨林等傳統(tǒng)光伏水伏器件難以應用的場景，為綠色能源的高效利用提供新途徑。近期，相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到科學技術(shù)部和國家自然科學基金委員會等的支持。論文鏈接異質(zhì)浸潤結(jié)構(gòu)設計實現(xiàn)密閉環(huán)境中水的自發(fā)、定向、持續(xù)流動與蒸發(fā)，并以此為基礎制備水伏電池