苏大汪晓巧教授、张克勤教授Nano Lett.：仿生超拉伸、结构可编程Janus螺旋水凝胶纤维用于应变不敏感的人体热能收集与传感

苏州大学汪晓巧教授和张克勤教授在《Nano Letters》上发表的研究成果，受植物卷须结构的启发，设计了一种具有Janus异质结构的热电螺旋水凝胶纤维。该纤维在超高应变条件下展现出卓越的结构稳定性，能够完全保持其原始热电性能。研究团队成功开发了一种可规模化制备的Janus螺旋纤维，该纤维由聚丙烯酸钠和聚丙烯酸钠/单壁碳纳米管复合水凝胶构成，并实现了螺旋直径的可调控性。实验结果表明，经过优化的螺旋纤维具有优异的超拉伸性能，其内置温度梯度和电阻值在高达650%的应变条件下仍能保持恒定，从而确保了热电纤维的稳定能量输出性能。通过集成90对p/n螺旋热电水凝胶纤维，成功构建了自适应热收集系统，该系统实现了6.51 mV cm-2的电压密度输出。该器件展现出优异的环境温度感知能力，其灵敏度达到-176 μV/℃，且该性能不受人体运动的影响。这种独特的设计为可穿戴热电设备的开发提供了新的思路，在人体能量收集和温度监测领域具有广阔的应用前景。