作为地球生命不可或缺的要素之一，水在宏观上通常呈电中性状态。然而，水特有的分子结构使其很容易获得电荷，从而建立了与电之间的关联。在过去的几十年中，水电结合的研究取得了重要进展。尽管如此，仍有许多问题未能被充分理解，尤其是对水如何获得电荷这一非常基础的现象缺乏一个清晰的认识与分类。此外，水的强起电能力反过来也促进了许多与电相关的应用，而现有的工作未能对这些覆盖多学科的应用进行全面的总结。

近期，香港城市大学机械工程系王钻开教授（现任职于香港理工大学）、靳袁凯博士等人在《Droplet》期刊上共同发表《水的起电：从机理到应用》综述文章，系统地评估和分类了水起电的方式，总结了近些年来以水和电为核心的前沿技术应用，并展望了关于在水电结合的研究中所面临的挑战和未来可能的发展机遇。

该综述主体框架包括水起电的方法机理和相关应用（图1）。在机理部分，该综述首次分类、总结、归纳出三种最主要的水起电方式，包括摩擦起电（contact electrification）、感应起电（induction electrification）以及传导起电（conduction electrification），如图2。基于上述水起电的基本方式，作者对最近十数年发展起来的相关应用进行了总结，包括水基电能收集（图3）、电操控液滴（图4）、电驱动相变相关的应用、电驱动的光学成像应用、静电诱发的化学反应、电喷雾相关技术等。最后，作者提出了该领域发展前景和面临的挑战：（1）解决目前的一些悬而未决的争论，例如，是什么真正驱动了静电表面上发生的化学反应；（2）改善现有应用的性能，例如更高效的水基电能收集；（3）极端尺度下水与电的研究，例如最近的研究揭示了纳米尺度液体中的电荷波动导致水-碳界面之间的量子摩擦，这种量子摩擦是否会导致开放空间或受限空间中电与水之间的不同作用；（4）进一步研究水电相互作用的新机理来探索全新的应用。

图1 文章总览图：水起电与相关应用

图2 水起电的三种方式：（a）摩擦起电；（b）感应起电；（c）传导起电

图3 水基电能收集：（a-i）液态水发电；（j-l）水汽发电（液态水发电可以进一步分为三类，包括（a-c）界面效应、（d-f）体效应以及（g-i）离子迁移的水基发电。水汽发电则一般依赖于（j）流动电势及（k-l）湿气吸附导致的电荷载体梯度。）

图4 基于电刺激的液滴操控方法：（a-f）电作为唯一刺激外场进行液滴操控；（g-k）电刺激和其他外场刺激结合进行液滴操控

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原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/dro2.22