只利用阳光、盐水和热量就能为大量可穿戴设备或物联网供电?这听起来像对未来能源的幻想，但瑞士洛桑联邦理工学院的科学家正将其变为现实。他们巧妙设计了一种三层硅纳米“环境发电机”，利用环境中的光、热和盐水蒸发的“三重奏”，实现了持续稳定地电能生产。相关研究被视为水伏发电领域的重要进展，已发表在最新一期《自然·通讯》上。
传统上，利用水伏效应发电多依赖于蒸发过程本身。但该团队发现，当光与热共同作用于其特殊结构时，能量收集效率可提升至原来的5倍。器件的表面布满微小的六边形纳米柱，柱间形成极细的通道。盐水在通道中蒸发时，热量驱动离子定向移动，形成电荷分离;同时，光照激发硅内部的电子，而热量又增强了材料表面的电荷。这些效应在液固界面协同作用，形成推动电子流动的天然电场。
光与热的不平衡通常被视为干扰，但团队找到了驾驭的方法。“我们并没有对抗光与热的影响，而是学会了引导它们。”研究团队成员对此解释道。这种协同机制使系统在产生约1伏电压和每平方米0.25瓦功率密度的同时，还具备了突出的稳定性。器件表面的氧化层保护纳米结构，使其即使长期处于光照、高温和盐水中也不易降解。
通过将蒸发、离子传输与电荷收集功能分层设计，团队能够精细调节每个环节。目前，他们正通过建模和模拟实验优化结构参数，探索不同盐浓度与光照条件下的性能表现。
这项进展为各类自供电设备铺就了道路。在户外监测、可穿戴设备或物联网终端等场景中，只要有水源、阳光和温差，这样的纳米器件就能化身持续工作的“环境发电机”，悄然将自然界的细微能量转化为电力，推动可持续技术的未来。
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