集太阳能发电、微型超级电容器和温度传感器为一体的自供电集成系统

近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员吴忠帅、刘生忠团队，开发出一种水系MXene/PH1000杂化墨水，利用喷墨打印技术，高精度、规模化制备出高体积容量的微型超级电容器，并构建出平面全柔性自供电温度传感系统。相关研究成果发表于《先进能源材料》。

便携式、可穿戴微型电化学储能器件不仅要有较高的电化学性能，还要有柔性、长寿命、可定制形状及与微电子兼容集成等特性。将产能、储能和用能器件集于一体，构建自供电系统可以解决可再生能源发电间歇性的问题。目前，这类集成微系统大多采用多种制造技术，如光刻、激光切割、电沉积等，不能保证良好兼容性和较低成本。喷墨打印是一种高精度、非接触、无需掩模板的打印技术，被认为是定制化设计智能柔性电子产品的策略。然而，制备性能稳定、可打印、环境友好的墨水仍具有挑战。

合作团队研发出的新墨水具有高电导率、可调黏度、卓越打印性及长期稳定性，可同时作为高电容电极、高导电集流体、无金属连接线和导电黏合剂。喷墨打印的微型超级电容器具有高体积电容量、高面电压，60个串联无金属集流体和连接线的微型超级电容器可输出36V电压。合作团队还在柔性衬底上打印微型超级电容器与温度传感器，同时与柔性硅薄膜太阳电池集成，构建了全柔性自供电温度传感集成系统，实现对温度变化的即时监测。该水系MXene杂化墨水为构建可打印的自供电微系统开辟了新路径。