香港理工大学AM：揭示纳米堆垛薄膜吸湿振荡之谜，实现弱湿度梯度下持续能量收集

随着化石燃料使用带来的环境问题日益严峻，开发可持续能源成为迫切需求。传统能量收集技术体积庞大，难以兼容微电子和物联网设备。响应性材料能将环境刺激转化为机械形变，但其单向不可逆的响应限制了持续能量收集的应用。香港理工大学姚海民、Fu Jimin团队发现，由MXene和氧化石墨烯等吸湿性二维纳米薄片堆叠的薄膜在恒定水蒸气流动下能自发持续振荡。研究通过识别湿致振荡动力学的关键因素，归纳出三个特征无量纲参数，实现对振荡频率、振幅和静态弯曲角度的可控调节。实验和模拟揭示，振荡源于水在薄膜厚度方向的动态传输与非对称吸湿膨胀/收缩的负反馈循环。基于此，团队开发了类尾鳍推进器和纳米发电机，能在弱湿度梯度下实现持续推进和能量收集。该研究为利用环境湿度持续收集能量提供了理性设计与性能优化的新途径。