Với sự phát triển của các thiết bị điện tử thu nhỏ, có thể đeo được và nhu cầu ngày càng tăng về cảm biến phân tán công suất thấp, việc thu năng lượng từ môi trường xung quanh để cung cấp năng lượng cho các sản phẩm điện tử năng lượng thấp và phát triển công nghệ tự duy trì đã trở thành một điểm nóng nghiên cứu. Thu hoạch năng lượng điện từ truyền thống đòi hỏi phải có thiết bị phức tạp, trong khi điện ma sát giao diện rắn-rắn phải đối mặt với vấn đề mài mòn vật liệu trong quá trình ma sát lâu dài. Nghiên cứu gần đây cho thấy rằng việc thu năng lượng cơ học dựa trên các lớp điện kép động ở bề mặt phân cách rắn-lỏng có thể giải quyết những vấn đề này. Tuy nhiên, cơ chế thu hoạch năng lượng hai lớp điện động vẫn chưa rõ ràng và hiệu suất của nó cần được cải thiện hơn nữa.
Một nhóm do nhà nghiên cứu Li Zhaoxu dẫn đầu từ Viện Năng lượng sinh học và Công nghệ xử lý sinh học Thanh Đảo, Viện Khoa học Trung Quốc, đã sử dụng chất lỏng ion để hòa tan một phần và kết hợp các sợi nano cellulose (CNF) để điều chế gel ion xốp CNF có độ đàn hồi nén cao và độ dẫn ion cao . Nghiên cứu cho thấy bằng cách kiểm soát lượng chất lỏng ion, đặc tính làm ướt của kim loại lỏng hợp kim Ga-In và giao diện gel ion có thể được điều chỉnh, cho phép kim loại lỏng đi vào các lỗ bên trong của gel ion dưới lực cơ học bên ngoài. Khi ngoại lực bị loại bỏ, kim loại lỏng có thể rút ra khỏi lỗ gel bằng lực liên kết bên trong, trở lại hình dạng ban đầu.
Sử dụng kim loại lỏng hợp kim Ga-In làm điện cực động và bạch kim rắn làm điện cực cố định, sự tương tác giữa kim loại lỏng và lớp kép gel ion xốp dưới ứng suất cơ học gây ra sự thay đổi trong lớp kép, dẫn đến chuyển động tích điện và điện thế hệ. Các nghiên cứu sâu hơn cho thấy sự bất đối xứng của lớp kép ở điện cực động kim loại lỏng hợp kim Ga-In và bề mặt điện cực cố định bạch kim trong cả thời gian và không gian là chìa khóa để phát điện. Nghiên cứu đã chứng minh rằng bằng cách tối ưu hóa các điều kiện, dòng điện đầu ra đạt 25 μA cm⁻², công suất đạt 4 mW cm⁻² và hiệu suất chuyển đổi năng lượng đạt 36%.
Nghiên cứu này đưa ra chiến lược xây dựng các gel ion dẫn điện đàn hồi, có khả năng nén cao và hứa hẹn cho các ứng dụng trong thu hoạch năng lượng môi trường và nghiên cứu cảm biến thụ động. Các phát hiện gần đây đã được công bố trên tạp chí Advanced Function Materials, với sự hỗ trợ của Quỹ khoa học tự nhiên quốc gia Trung Quốc và Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc.