梯度聚电解质异质结离子二极管

电压与灵敏度倍增

在p-n异质结内建电势基础上叠加梯度电荷分布产生的跨膜电势，使离子二极管在低频机械能收集中的输出电压跃升至远超均质器件的水平。

Hongkun, Wang · Du, Mingyu · Hao, Jiang · Ruixuan, Zhou · Wang, Yan · 隋坤艳 · 范汶鑫

Advanced Functional Materials 2024

具体参数

输出电压

{'zh': '306.53', 'en': '306.53'} mV

功率密度（面积）

{'zh': '50.16', 'en': '50.16'} µW cm⁻²

功率密度（体积）

{'zh': '250.8', 'en': '250.8'} µW cm⁻³

压力感知灵敏度

{'zh': '43582', 'en': '43582'} mV/MPa

电流密度

{'zh': '0.52', 'en': '0.52'} mA cm⁻²

放电时间

{'zh': '>400', 'en': '>400'} s

技术优势

电压提升两个数量级

梯度电荷分布产生的额外跨膜电势叠加在p-n结内建电势上，显著提高了器件输出电压。

功率密度提升162.76%

高输出电压使功率密度达到50.16 µW cm⁻²，相较于均质器件提升了162.76%。

灵敏度提升128.71%

压力感知灵敏度达到43582 mV/MPa，为自供电压力传感提供更高分辨力。

应用场景

• 柔性可穿戴自供电：将人体运动低频机械能直接转为电能，无需电池即可驱动可穿戴设备。
• 可穿戴医疗设备：为植入式或贴肤医疗设备提供持续电力，避免频繁更换电池。
• 纳米发电机：以其超高电压和功率密度，作为新型纳米发电机核心部件收集环境机械能。
• 电子皮肤压力传感：在自供电电子皮肤中赋予高灵敏度压力感知，无需外部电源即可工作。