論文DOI: 10.1021/jacs.4c06949納流體薄膜因為具有納米級的帶電孔道有望同時實現高離子選擇性和滲透性在滲透能捕獲方面展現出巨大優勢。然而對于超薄多孔納流體薄膜而言，濃差極化會導致有效濃度梯度下降，削弱能量轉化效率。現有研究表明，具有離子整流特性的離子二極管薄膜可以有效抑制濃差極化。但是目前所報道的基于異質電荷雙極離子二極管薄膜在抑制濃差極化的同時也犧牲了離子選擇性，導致最終的輸出功率密度受限。本文受半導體物體中肖特基二極管結構的啟發，設計并開發了一種基于階梯介孔的單極離子二極管超薄膜，實現了濃差極化抑制和離子選擇性維持之間的平衡，最終制備的離子二極管納流體薄膜器件在模擬海水與河水（0.5/0.01 M NaCl）的條件下實現了5.88W/m2的功率密度。 利用次序膠束界面自組裝策略，制備了具有階梯介孔的二氧化硅超薄膜，然后利用PMMA轉移策略將其轉移至柔性PET基底上形成納流體薄膜器件。該氧化硅薄膜正反面具有不同孔徑的垂直取向納米通道。表面所帶的負電荷可以實現陽離子選擇性，垂直取向的納米通道可以將離子傳輸路徑極大地縮短，提高滲透性。理論計算和實驗結果證明，單極的離子二極管結構可以有效抑制濃差極化，且全負電特性可以保持良好的離子選擇性，最終表現出優于對稱結構以及雙極離子二極管納流體薄膜器件的滲透能轉化性能。總之，本文通過合理設計介孔通道結構，展示了一種新結構的單極離子二極管納流體超薄膜器件，在滲透能轉化方面實現了濃差極化抑制和離子選擇性維持的平衡，最終實現了輸出功率的增強。該研究為設計具有非對稱結構的離子二極管納流體膜以增強滲透能收集提供了新的見解。
