科學家展示了棉花可以作為一種電源，並從濕度中收集電力。最近的研究顯示，普通棉質布料可以轉變為一種自給自足的電力發電機，通過從空氣中的濕氣中提取能量，無論白天或夜晚均可運作。這項創新依賴於精心設計的聚合物塗層，保持離子持續流動，實現穩定的電力輸出，而無需電池或外部電源。
在這項技術中，布料被塗覆上聚吡咯（polypyrrole）和多巴胺（polydopamine），這兩種聚合物具有不同的光學和化學性質。聚吡咯在廣泛的波長範圍內強烈吸收光並有效轉化為熱能。當暴露於陽光下時，它迅速升溫，促進水的快速蒸發；而多巴胺則相對反射更多光線，水分蒸發較慢，使其能夠保留濕氣。
重要的是，研究人員僅將一半的聚吡咯處理布料塗覆上多巴胺。這種不對稱結構確保布料的一側保持相對濕潤，而另一側則不斷乾燥。最終形成的持續濕度梯度驅動著棉花微觀通道中的離子傳輸。
團隊開發了一種光熱蒸發驅動的濕度發生器（PEMG），該發生器通過原位聚合的聚吡咯和多巴胺結構的彩色薄膜來改造棉布，形成不對稱的光熱溫度梯度。研究表明，這種不對稱的光熱層不僅有效解決了由水分吸附飽和造成的持續發電不足問題，還減輕了由於過度蒸發導致的不穩定濕度梯度。
在實驗中，白色LED燈泡能持續發出穩定光線超過 24 小時。此外，PEMG（串聯六個單元）的開路電壓在平均太陽輻射強度為 1,000 W/m² 和相對濕度 43% 時達到 1.18 V，而在夜間（相對濕度 52%）則為 0.72 V。研究人員指出，設計集成PEMG單元的可穿戴系統能夠在自然條件下為電子設備提供足夠的電源。
製造過程開始於未處理的棉花浸泡在含有聚吡咯單體和其他添加劑的溶液中。聚合過程會直接在纖維上觸發，形成導電的黑色聚吡咯層，這層能夠吸收幾乎所有進入的光。接著，布料的一半被暴露於鹼性多巴胺溶液中約一天。在此過程中，多巴胺分子自組裝形成超薄膜，這一層的厚度會造成光的干涉效應，使布料呈現出類似肥皂泡的鮮豔紫色。
這一層吸收的光線顯著少於聚吡咯，從而創造出內建的熱對比。在模擬陽光下，聚吡咯的一側加熱程度大大高於多巴胺的一側。這一溫度差加速了一側的蒸發，並不斷從另一側抽取水分，維持穩定的離子流。研究人員通過將多個布料單元串聯，展示了在白天和夜晚條件下的持續運作。
這項技術對可穿戴電子產品特別有前景。當將布料縫合到背心中時，該布料在戶外活動時生成的電壓較高，因為汗水增加了周圍的濕度。收集到的能量足夠為電容器充電，供電小燈，甚至驅動無線音頻設備。機械測試顯示，彎曲、摩擦和洗滌對性能影響甚微，突顯聚合物塗層的穩定性以及其與實際使用的兼容性。
研究人員還探索了環境條件如何影響輸出。酸性濕氣顯著提高了電壓，因為質子作為有效的電荷載體。而某些溶解鹽進一步提高了性能，因為它們在聚合物–水界面上增強了電子轉移。計算分析證實，離子溶液能夠增強電荷交換，從而導致更強的電信號。通過將不對稱性整合到熱和化學性質中，這種基於棉花的系統在日常環境條件下保持自身的驅動力。與電池不同，它不需要充電，沒有剛性組件，並且不會迅速降解。
