如何将结论和展望结合起来呢？

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：通过浓度控制法在AAO模板的作用下采用电化学沉积方法制备得到了长度相等的Na+、Mg2+和Al3+三种不同价态阳离子梯度掺杂的聚吡咯纳米线阵列，即NaGN、MgGN和AlGN。无论是NaGN、MgGN还是AlGN，纳米发电机的电压与电流都十分依赖于相对湿度的变化。这是由于NaGN产电机中的Na+和MgGN产电机中的Mg2+基本不受pH影响，但是AlGN中的Al3+会生产沉淀，阻碍可迁移离子的运动。

本节首先研究了影响IGN阵列纳米发电机湿气产电性能的因素，例如，相对湿度、温度和pH。在此基础上，IGN阵列纳米发电机在经过超过500次的循环后，湿气产电性能依然能够保持不变，同时，相同的单个纳米发电机通过进行简单的串并联可提升电压和电流。最后，集成在口罩中的纳米发电机阵列利用人的呼吸中产生的湿气能够使温度仪正常工作，证明了设计湿气产电器件具有潜在的应用价值。

通过浓度控制法在AAO模板的作用下采用电化学沉积方法制备得到了长度相等的Na+、Mg2+和Al3+三种不同价态阳离子梯度掺杂的聚吡咯纳米线阵列，即NaGN、MgGN和AlGN。进而分别研究了相对湿度、温度和pH对三者湿气产电性能的影响。在此基础上，IGN阵列纳米发电机循环稳定性也被详细地研究，表明这是一类具有良好使用寿命的湿气发电机。另外，为了提升电压和电流输出，单个器件进行串并联实现其实际应用，通过系统化研究得出以下结论：NaGN、MgGN和AlGN三种材料设计成的纳米发电机都能够对湿气变化做出快速响应。这是由于当三种材料与湿气中的水分子相接触时会发生电离，长链的阴离子与聚吡咯缠联在一起而固定，而Na+、Mg2+和Al3+会自发地从高浓度向低浓度移动，从而在纳米线阵列两端产生电势差，在外电路输出电流和电压。无论是NaGN、MgGN还是AlGN，纳米发电机的电压与电流都十分依赖于相对湿度的变化。当控制其他条件不变时，它们的电压和电流都会随着相对湿度在一定范围内的增加而提升，其中AlGN能够在相对湿度=75%的情况下产生137 mV的开路电压和423 nA的短路电流。最后，还总结了温度对纳米发电机的影响。我们发现控制其他条件不变时，只改变湿气气氛的温度，观察其对NaGN、MgGN和AlGN三种纳米发电机的影响。温度提高将会增大扩散系数，离子迁移时内阻减小，因此三者的电压和电流在一定的温度范围内会随着温度的升高而提升。另外，相比于电压，温度升高在提升电流方面更有效；总结了pH对纳米发电机的影响。当进行pH对三者的产电性能影响研究时，我们发现pH在一定范围内增大对NaGN和MgGN纳米发电机的电压和电流影响不大，但是pH增大会使AlGN的电压和电流下降。这是由于NaGN产电机中的Na+和MgGN产电机中的Mg2+基本不受pH影响，但是AlGN中的Al3+会生产沉淀，阻碍可迁移离子的运动。最后我们还利用上述湿气发电机制备出了一种能够实时监测人体呼吸的自供电温湿度仪，在整流器和电容器的辅助下MgGN纳米发电机能够使温湿度仪正常工作，这一结果也证明了本工作所设计出来的湿气发电机具有很高的实际应用价值。

如何将结论和展望结合起来呢？

相关推荐