康复大学李娜-贺金涛Small：面向自供能可穿戴传感应用的湿气发电技术

可穿戴技术的快速发展正在深刻变革着人机交互模式。作为可穿戴设备的核心部件，柔性传感器的应用已拓展至健康监测、智能人机接口、运动追踪及环境传感等诸多领域。然而，该领域的持续创新仍受制于一个根本性挑战：如何实现能源供应系统的微型化、可持续性与环境适应性。传统供电方案难以满足新一代可穿戴设备对无感集成与自供能的需求。理想的供电系统需在环境适应性、免维护运行与可穿戴性之间实现最优平衡，而能够从环境湿气中获取能量的湿气发电（MEG）技术，正成为可穿戴传感系统能源创新的新突破口。近期，康复大学康复科学与工程学院李娜、贺金涛在Small上以“Ambient Moisture as Energy Source: MEG Technology Toward Self-Powered Wearable Sensors”为题在线发表了湿气发电技术在自供能可穿戴传感中的应用与挑战的综述文章。

湿气发电是一种利用环境湿度梯度或水分子–材料相互作用，实现湿气向电能直接转换的过程。地球上无处不在的水汽资源为MEG技术提供了丰富的能量基础（图1）。材料科学领域的新突破使MEG从实验现象走向实际应用，通过设计具有多孔结构或离子迁移特性的功能材料，已实现高效环境湿气捕获与持续电能输出。值得注意的是，MEG与可穿戴传感技术存在天然协同性：表皮微环境或呼吸作用为发电提供稳定湿气源，而MEG的湿敏电信号变化又能用于生理信号监测。这种集成的“供能–传感”双功能特性，使MEG设备在健康监测与人机交互领域展现出独特优势。

图1.水循环、湿气发电及自供能传感多场景应用示意图

MEG技术的兴起为可穿戴传感注入了新活力，但从基础研究到实际应用的跨越仍需系统探索。本文聚焦MEG与可穿戴传感技术的融合，从物理化学机制、材料设计策略、器件集成方法到应用场景呈现，全方位梳理该领域前沿进展。通过揭示“湿度–能量–信号”转换的内在关联，探究材料结构与器件性能的关系，并展望其在个性化医疗、环境参数监测等场景的应用价值。

图2.湿气发电的作用机制、材料体系、器件设计及多模态能量协同示意图

文章详细介绍了MEG材料、器件设计与可穿戴传感应用的最新进展（图2）：其能量转换机制主要依赖离子梯度扩散和流动电势，通过活性材料优化（如碳材料、生物材料、合成聚合物和无机金属氧化物）提升吸湿能力与离子迁移率；采用异质结构、多孔架构、柔性基底和系统集成的器件设计提高电输出稳定性和可穿戴性；与摩擦电或热电效应结合的混合系统进一步提升了能量效率。这些发展使得实时健康监测、人机交互和环境参数监测等自供能传感应用成为可能。当前MEG基传感仍存在功率密度、动态干扰和耐久性等挑战，未来研究应聚焦材料创新、微型化系统集成，以及与AI数据分析的协同耦合，以获得更加先进的智能穿戴设备。综上所述，该文章揭示了MEG技术在实现能源自主与可穿戴创新融合方面的变革潜力，也将为新一代自供能传感技术的开发提供参考与指导。

原文链接：N. Li, J. He,Ambient Moisture as Energy Source: MEG Technology toward Self-Powered Wearable Sensors. Small2025, e07958.

https://doi.org/10.1002/smll.202507958