水的蒸發行為是自然界和生活中常見的物理現象，對自然界水循環、人類生存和發展以及各種產業化應用具有重要作用。研究和利用水蒸發過程中傳質與傳熱行為，對高精度打印、溶液法微納制造、高性能水伏發電等領域的發展具有重要意義。
中國科學院化學研究所宋延林課題組利用圖案化浸潤材料作為水的蒸發介質，實現了密閉環境中水的自發定向流動與高效蒸發行為。該研究制備了由低毛細效應的碳材料與高毛細效應的纖維材料組裝形成的異質浸潤結構。研究通過實驗驗證與計算模擬相結合的手段證明，這一結構可在接近飽和濕度情況下，利用外界環境波動引起的溫度梯度，產生持續的毛細芯吸和毛細蒸發行為，從而在密閉的容器中實現水的內循環。
基于此，該研究構建了密封水伏電池。密封水伏電池能夠利用封閉式器件中水的內循環過程，將環境熱能轉化為電能。這一電池具有較高的蒸發發電轉化效率，有望用來驅動電子表、顯示面板、計算器等常用設備以及應用于黑暗、沙漠、雨林等傳統光伏水伏器件難以應用的場景，為綠色能源的高效利用提供新途徑。
近期，相關研究成果發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到科學技術部和國家自然科學基金委員會等的支持。
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異質浸潤結構設計實現密閉環境中水的自發、定向、持續流動與蒸發，并以此為基礎制備水伏電池
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