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将建筑和环境热能转化为电能是解决全球能源和环境问题的一种有前途的能源收集策略。然而，典型热电材料的加工挑战、机械脆性和低环境耐受性阻碍了它们在室外建筑系统中应用时充分发挥其潜力。本文探讨了一种基于协同离子结合的总体概念，以显著提高高性能离子型热电(i-TE)凝胶的力学性能和恶劣环境稳定性。它们具有极高的拉伸性(1300-2100%)，快速自愈(120秒)，对温度不敏感，以及出色的防水性能，并且可以涂在各种表面上。n型离子塞贝克系数高达−8.8 mV K−1，离子电导率大于0.14 mS cm−1。两者都表现出显著的热稳定性和湿度稳定性(293-333 K, 20-100 RH%)，这在以前的研究中很少实现。即使在阴天，面积约为8.5 × 10−3m2的涂漆i-TE阵列的开路热电压也高于2 V。这项研究提供了一种有前途的方法，以有效和可持续的方式在建筑外部表面收集大量废热甚至太阳能。

图文简介

离子凝胶的协同离子缔合设计。a)聚合物、ILs阳离子和MXene纳米片之间协同离子缔合的示意图。黄色和绿色背景上的虚线分别是离子偶极子相互作用和静电相互作用。b)分子结构的DFT计算。c)剥离MXene薄片的透射电镜(TEM)图像。插图是它们横向尺寸的概率分布曲线。比例尺:2µm。d)聚合物和e)离子凝胶[TFSI]−阴离子的二阶导数曲线。f)在手动拉伸-释放过程中离子凝胶的拉伸弹性照片。g)通过流变学测试对丝网印刷和3D打印用离子凝胶前驱体油墨的剪切减薄行为。可定制的照片(h)织物上的丝网印刷图案和i)用离子凝胶油墨在聚丙烯膜上的3d打印图案，有和没有MXene。比例尺:1厘米。

离子凝胶的机械适应性和显著的稳定性。a)添加和不添加MXene的离子凝胶的真拉伸应力-应变曲线。b)离子凝胶在−90 ~ 200℃温度范围内的差示扫描量热(DSC)曲线。c)无mxene离子凝胶自主自愈过程的照片和光学显微照片。比例尺:1 cm, 500µm。d) MXene对原始和修复后离子凝胶的真拉伸应力-应变曲线。e)组装的离子凝胶在手动拉伸-释放过程中的拉伸弹性照片。f)离子凝胶水下自愈过程的照片。g)屋顶模型涂层的疏水性照片。h)面料丝印“年画娃娃”图案水下稳定性照片。

离子凝胶的热电性质和鲁棒性。

i-TE电容器的应用。a) i-TE电容工作原理示意图。b)外部负载为20 kΩ时i-TE电容一个周期的电压(红线)和温度(灰线)曲线。c)连续多次循环下i-TE电容的电压(红线)和温度(灰线)曲线。

离子凝胶的自供电能力和可扩展集成。

论文信息

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202300253

通讯作者：东华大学武培怡雷周玥

小编有话说：本文仅作科研人员学术交流，不作任何商业活动。由于小编才疏学浅，不科学之处欢迎批评。如有其他问题请随时联系小编。欢迎关注，点赞，转发，欢迎互设白名单。投稿、荐稿：[email protected]

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