來(lái)源：《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 第3版 綜合
發(fā)布時(shí)間：2024-04-15
本報(bào)訊（見(jiàn)習(xí)記者孫丹寧）近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員吳忠?guī)泩F(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制備出與平面儲(chǔ)能器件特性相匹配的二維超薄、高容量的鐵基沸石咪唑鹽骨架/石墨烯（Fe-ZIF/G）異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米片。隨后，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步采用噴涂方法，打印出柔性高比能平面微型超級(jí)電容器，并基于此開(kāi)發(fā)出全柔性、高靈敏、一體化自供電的氣體傳感集成微系統(tǒng)。相關(guān)成果發(fā)表于《今日材料》。
平面微型超級(jí)電容器具有高功率密度和快速充放電的特點(diǎn)，能夠隨時(shí)隨地收集能量轉(zhuǎn)化單元產(chǎn)生的剩余電力，為電子設(shè)備供電。此前，吳忠?guī)泩F(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出多種可定制微能源系統(tǒng)，如微型超級(jí)電容器-氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、一體化自供電壓力傳感集成系統(tǒng)等。然而，為建立高效一體化自供電氣體傳感微系統(tǒng)，急需開(kāi)發(fā)與能量轉(zhuǎn)化、能量存儲(chǔ)及能量使用器件高度兼容的制備技術(shù)，以及高性能柔性電極材料和氣體傳感材料。
該團(tuán)隊(duì)采用靜電組裝策略，制備出具有高比表面積、超薄結(jié)構(gòu)和高導(dǎo)電性的二維Fe-ZIF/G異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米片，作為柔性固態(tài)微型超級(jí)電容器高電容微電極材料。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e-ZIF/G異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米片促進(jìn)了電解質(zhì)離子沿平面的傳輸，提供了豐富的電化學(xué)活性位點(diǎn)。團(tuán)隊(duì)利用噴涂打印技術(shù)構(gòu)筑的平面微型電容器，表現(xiàn)出高面積能量密度和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
此外，該團(tuán)隊(duì)還提出一體化設(shè)計(jì)和構(gòu)建策略，通過(guò)減少多組分之間的接口，將硅薄膜太陽(yáng)能電池、微型超級(jí)電容器和傳感器集成匹配在一個(gè)共面柔性襯底上，開(kāi)發(fā)出一體化、柔性化、自供電的平面氣體傳感集成微系統(tǒng)。該微系統(tǒng)在室溫下對(duì)氨氣響應(yīng)顯示出高的選擇性，而且在低氨氣濃度條件下具有高的響應(yīng)性。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.mattod.2024.02.006
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