海上交通运输和水下航行探测均离不开立体化海洋信息的原位实时感知。对于海底长期原位实时传感观测设备而言，电力供应问题始终是一个关键难题。直接从水下设备所处的海洋环境中获取能量有望解决海底原位供电难题。尽管海洋中的原位能源种类丰富，如波浪能、潮汐能、洋流能、温差能、盐差能等，但这些常规的海洋能源均局限于海洋浅层或特定海域，难以供给深海海底的原位传感装置。从海底气泡（如底栖植物光合作用或海底甲烷渗漏产生的气泡）中收集能量，是解决海底环境感知设备原位供电难题的一个极具前景的方案，但实际海底环境中超低的气体通量给气泡势能的采集和利用带来了极大的挑战。大连海事大学船舶电气工程学院青年教师杜宇在海底原位能量采集领域取得研究进展，相关研究成果发表于国际学术期刊《Nature》（《自然》）子刊《Nature Communications》（《自然-通讯》）上。

针对海底超低通量气泡能量难以被有效收集的问题，研究团队提出了一种力学自适应多孔阀气泡无源控制方案。这种多孔阀通过控制气泡自动累积和高速释放来提高超低通量气泡能量采集性能，它无须材料结构自身变形，因此不消耗任何能量。

气泡能量采集实验证明，基于多孔阀的气泡能量采集装置的瞬时进气速率高达1.517升/分，比无阀装置提高了两个数量级，比水生植物光合作用释放气泡的气体通量提升了四个数量级。高进气速率使气泡上升管道内的流型由低速泡状流变为高速的弹状流，并使涡轮发电机的转速提高到无阀装置的6.5倍。与无阀的气泡能量采集装置相比，采用多孔阀的装置最大输出功率和产电量分别提高了36.6倍和16.4倍。气泡能量采集装置的输出能量密度（从单位体积气泡中获取到的电能）达到了11.44毫焦耳/升，是现有气泡能量发电机的6.7倍。基于力学自适应多孔阀的水下气泡能量采集装置能够从水生植物光合作用释放的超低通量气泡中有效收集能量，并产生电能提供给水下温度传感器。

这种力学自适应多孔阀通过将超低通量的气泡累积后高速释放，突破了流体能量采集装置启动工作的阈值壁垒，实现了以水生植物光合作用气泡为代表的水下超低通量气泡能量的有效收集，并有望用作无源的水下气体通量检测装置。这种依靠表面张力的无源多孔界面力学结构为力学材料和器件的开发开辟了一种无源的设计思路，为广泛分布于海底的超低通量气泡能量的高效收集提供了有前景的解决方案，有望为海底分布式自供能传感和深海自主探测提供可靠的原位能源。