近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)前沿交叉研究院新進(jìn)教師李海濤博士（周濟(jì)教授團(tuán)隊(duì)）在國(guó)際材料學(xué)科期刊Advanced Materials在線(xiàn)發(fā)表了題為《Evaporation-Driven Dual-Function Wood Composites: Integrating Hydrovoltaic Generation and Thermal Management in Architectural Applications》的最新研究成果。

水蒸發(fā)是自然界中水-環(huán)境能量交換的關(guān)鍵過(guò)程，不僅蘊(yùn)含豐富的綠色能源潛力，還具備顯著的減排價(jià)值。在微觀(guān)層面，蒸發(fā)既可驅(qū)動(dòng)分子擴(kuò)散產(chǎn)生機(jī)械能，又能通過(guò)液氣相變吸熱實(shí)現(xiàn)被動(dòng)冷卻。然而，如何協(xié)同利用這兩種能量效益——發(fā)電與冷卻，以應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)，仍是前沿挑戰(zhàn)。

為此，本研究選用天然可再生水杉木材，通過(guò)羧基化修飾與不銹鋼電極集成，開(kāi)發(fā)出一種兼具水伏發(fā)電與蒸發(fā)冷卻雙功能的器件。該結(jié)構(gòu)利用木材各向異性微通道實(shí)現(xiàn)水分定向輸運(yùn)，發(fā)電性能優(yōu)異，可輸出約265.8 mV開(kāi)路電壓與4.3 μA短路電流，功率密度達(dá)408 μW/m2，超越當(dāng)前主流生物質(zhì)基水伏系統(tǒng)；冷卻效果持續(xù)穩(wěn)定，原型節(jié)能艙在日間降溫約6.1℃，夜間仍可維持低于環(huán)境2.1℃的效果。實(shí)地測(cè)試進(jìn)一步驗(yàn)證其實(shí)際應(yīng)用潛力：該器件在真實(shí)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電壓輸出（1580–1630 mV），并達(dá)成白天約4.9℃、夜間約1.1℃的降溫效果。本研究成果為發(fā)展離網(wǎng)型、生態(tài)友好的節(jié)能建筑系統(tǒng)提供了可行的技術(shù)路徑與創(chuàng)新思路。

綠色雙效木屋的實(shí)際應(yīng)用：（a）發(fā)電與節(jié)能木屋光學(xué)照片；（b）木屋發(fā)電展示照片（顯示了屋頂八塊木片串聯(lián)產(chǎn)生的電壓，附串聯(lián)示意），及其直接驅(qū)動(dòng)的家用低功耗設(shè)備系列：（c）環(huán)境溫濕度計(jì)和（d）用于夜間照明的小燈泡；由蒸發(fā)冷卻驅(qū)動(dòng)的節(jié)能應(yīng)用：（e）在陽(yáng)光照射下（環(huán)境溫度≈31.2 °C）和（f）無(wú)陽(yáng)光時(shí)（環(huán)境溫度≈27.3 °C），木屋在有（左側(cè)）與無(wú)（右側(cè)）供水情況下拍攝的紅外照片；（g）全天候發(fā)電與冷卻聯(lián)動(dòng)示意以及（h）在中國(guó)揚(yáng)州（2025年5月17日）對(duì)木屋全天候發(fā)電與冷卻性能進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)結(jié)果。

課題組碩士生錢(qián)起帆為論文第一作者，李海濤副教授為論文唯一通訊作者，北華航空學(xué)院許立男副教授共同參與了該項(xiàng)研究。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金等資助。

全文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202513000