【仪表网 研发快讯】近日，合肥工业大学化学与化工学院王慧庆副教授课题组在生物质基能源收集材料上取得新研究进展，相关研究成果以“2D Chitin Sub-Nanosheets with Extreme lon Transport forNanofluidic sensing”为题，在材料领域国际知名期刊《AdvancedMaterials》发表。
 

　　该研究以再生年产百亿吨的生物质甲壳素为原料，利用其本征独特的大层间距、多层结构和较大的晶面剥离能垒及亲疏水性差异，采用“扩层—插层—剥层”分步策略，建立精准可控的剥离方法，制备小片径、高电荷密度的亚纳米片(厚度约0.7nm,粒径50-100nm)，组装成二维纳米流体通道膜，并应用在蓝色能源收集上，显示出超高的输出功率密度。利用这种优异离子管理能力，该研究成果可应用于监测水母/鱼类养殖环境健康，通过检测离子梯度变化转化为电压信号，实现无线远程监测。本研究为实现低成本、大规模、可持续性高效捕集先进能源和传感技术提供了新的研究思路。
 

　　合肥工业大学为论文的第一和通讯作者单位，安徽农业大学叶冬冬教授为共通讯作者，硕士研究生舒悦和袁开宇为文章的第一作者。本研究得到了国家自然科学基金面上项目(52573110、52473090)、安徽省优秀青年项目(2408085Y025)和海南省重点研发项目(ZDYF2023GXJS019)的支持。
 

　　近年来，王慧庆课题组联合国内外学者在生物质(纤维素、甲壳素)多级结构(三维到二维、一维)的纳米调控及其能源应用研究上取得一系列创新进展。如制备厚仅1.34nm甲壳素纳米片、组装滤膜在盐差半电池，首次实现全生物质纳米片高效发电(Advanced Energy Materials,2024,14,2402304)；采用冷冻取向策略改进纳米纤维素插层MXene纳米片复合膜的有序性，使其盐差输出功率密度提升3倍(Nano Energy,2024,109450)，并通过微流控剪切流场诱导，制备出高度有序、堆积致密及高表面电荷密度复合膜，展现出23.7W/m²的盐差能输出功率，组装系统输出电压稳定维持在4V以上，可持续驱动LCD显示器(Nano Letters,2025,25,8939.)。此外，还设计构筑双梯度微结构气凝胶纤维，展现出快速轴向液体传输和水伏发电性能，通过在商业织物上进行串、并联集成水伏发电装置可以为LED屏和灯泡供电，用于户外照明、危险示警等(Advanced Functional Materials,2025,e10747)。