2016年11月18日,美国化学学会旗下著名期刊《美国化学学会:纳度》(ACS Nano)在线发表了材料物理研究所高义华教授团队的最新研究成果:《一个包含微型超级电容器,光电探测器和无线充电线圈的柔性集成系统》(A Flexible Integrated System Containing a Microsupercapacitor, a Photodetector, and a Wireless Charging-Coil)。金沙8888js官方博士生岳阳为第一作者,高义华教授为通讯作者,刘逆霜副教授为共同通讯作者。
当今,微纳米电子器件正从单一功能向具有多功能的集成系统发展。将纳米电子器件和能量收集与存储器件组装在一起的平面集成系统,可实现纳米电子器件的自身供电,该方法有望实现可持续、多功能、无线、无须外部电池供能的功能系统。如何实现集成系统的微型化与轻质化,制作过程的低成本、规模化和安全无毒,仍然是该领域的热点课题。
考虑到光刻技术工艺复杂,并且需使用有毒化学药品,该团队开发了一种巧妙的喷墨打印辅助方法,将高性能的超级电容器、钙钛矿光电探测器和无线充电线圈集成在柔性薄膜基底上,实现了可无线充电的集成光探测系统。该方法避免了光刻技术的高成本、低效率、过程有毒等缺点,为全柔性多功能一体化微纳集成系统的制作提供了一种新思路。
研究表明:由于采用了导电聚合物和金属氧化物的复合结构,叉指状非对称超级电容器实现了高的电容性能。在1.6V的工作电压窗口下,典型的能量密度和功率密度范围分别为15-20 mWh cm-3和0.3-2.5 W cm-3。该性能优于常用的锂薄膜电池。该一体化的复合探测系统得到1054的电流开关比,与外接驱动电源得到的结果一致。
该项工作得到了国家自然科学基金等项目支持。论文链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.6b06326#cor2