25日從安徽大學(xué)獲悉，該校材料科學(xué)與工程學(xué)院吳明在教授團(tuán)隊(duì)受蒼蠅“潛水”的仿生學(xué)啟發(fā)，提出空氣陰極電催化劑疏水化工程方案，開發(fā)出新型能源存儲(chǔ)器件，使下一代金屬空氣電池表現(xiàn)出更高的功率密度輸出和循環(huán)壽命。

相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》上。據(jù)介紹，開發(fā)兼具機(jī)械柔性、高能量密度和優(yōu)異安全性的微型儲(chǔ)能器件對(duì)于當(dāng)前可穿戴電子器件的發(fā)展具有重要意義。相比較于鋰電池和微型超級(jí)電容器，下一代金屬空氣電池——鋅空電池具有高能量密度、環(huán)境友好及低成本等優(yōu)勢(shì)，但其空氣陰極上發(fā)生的四電子氧還原反應(yīng)較為遲緩，導(dǎo)致其功率密度低并影響其循環(huán)穩(wěn)定性，嚴(yán)重限制了其實(shí)際應(yīng)用。

吳明在教授團(tuán)隊(duì)在研究中發(fā)現(xiàn)，“潛水”的蒼蠅的蠟質(zhì)表皮上覆蓋著大量細(xì)毛，其可以形成一層疏水層以捕捉空氣。當(dāng)蒼蠅潛入水中時(shí)，身體和翅膀周圍會(huì)形成氣泡，以保護(hù)它們免受水中鹽分和有機(jī)污染物的沾染。受此啟發(fā)，吳明在教授團(tuán)隊(duì)圍繞鋅空電池空氣陰極中多相界面處的氧擴(kuò)散不足開展了系統(tǒng)研究。

科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測(cè)試與理論模擬，結(jié)果表明疏水表面設(shè)計(jì)能夠促使空氣陰極上形成更多的三相反應(yīng)界面，促進(jìn)了氧擴(kuò)散，使其表現(xiàn)出更高的電催化效率。以疏水化陰極組裝出的鋅空全電池具有更高的能效和更好的循環(huán)耐久性。該研究結(jié)果為空氣陰極上促進(jìn)界面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)提供了一種有效策略。