中国科学技术大学材料科学与工程系朱彦武

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中科大朱彦武Adv. Mater. ：直接激光写入石墨烯用于微柔性超高功率超级电容器

高性能柔性储能器件的研究对于柔性、可穿戴电子器件的发展尤为重要。目前主要依赖于薄膜锂离子电池（LTF）、微电池和微超电容器（MSC）。固态的MSCs可以和其他电子器件组装。传统的超级电容器通常采用石墨烯或者石墨烯衍生物提高器件的性能。MSCs电极的制备方法通常是旋涂、真空镀膜、激光涂敷、喷墨打印、丝网印刷和光刻制作等方法。目前报道的大多数基于石墨烯的薄膜电极都是基于还原的氧化石墨烯（rGO）。然而通过高温、等离子体或还原剂处理的还原过程，不适用于可扩展和集成的应用，而且由于石墨烯之间的范德瓦尔斯相互作用而重新堆积。直接激光写入（DLW）技术提供了一种有效制备MSC的方法。无论柔性基板和刚性基板上，在室温和大面积区域都有很好的应用潜力。

近日，中国科技大学的朱彦武等人，发现高性能的、柔性的微型超级电容器（MSCs），作为集成电子设备的电源非常有潜力。本文采用化学气相沉积（CVD）的方法，结合直接激光写入（DLW），制备多层石墨烯基MSC（MG-MSC）。结合多层CVD石墨烯薄膜的干转移，DLW可以高效地制造大面积的MSC。这种方法具有灵活性、多样的平面几何形状和设计集成的能力。在离子凝胶电解质中，MG-MSC表现出23 mWh cm-3的超高能量密度和1860 W cm-3的功率密度。值得注意的是，在聚（乙烯醇）（PVA）/H2SO4水凝胶电解质中，MG-MSC表现出优异的柔性的交流电振荡性能。在120 Hz时，相角为-76.2°，阻容常数为0.54 ms。在PVA/H2SO4水凝胶电解质中，采用DLW制备的MG-聚苯胺（MG-PANI）混合型MSC，显示优化的电容为3.8 mF cm-2，展示了由MG-MSCs线颤动，MG-PANI MSC和压力/气体传感器组成的集成设备。相关成果以“Direct Laser Writing of Graphene Made from Chemical Vapor Deposition for Flexible, Integratable Micro-Supercapacitors with Ultrahigh Power Output”为题发表在Acta Materialia上。