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

相關研究成果發(fā)表在國際期刊《德國應用化學》上。據介紹，開發(fā)兼具機械柔性、高能量密度和優(yōu)異安全性的微型儲能器件對于當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，但其空氣陰極上發(fā)生的四電子氧還原反應較為遲緩，導致其功率密度低并影響其循環(huán)穩(wěn)定性，嚴重限制了其實際應用。

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

科研團隊經過實驗測試與理論模擬，結果表明疏水表面設計能夠促使空氣陰極上形成更多的三相反應界面，促進了氧擴散，使其表現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。該研究結果為空氣陰極上促進界面反應動力學提供了一種有效策略。