开发可拉申无线充电-储能-传感微系统

近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员吴忠帅、副研究员肖宇与中国科学院深圳先进技术研究院成会明教授合作，在皮肤粘附的综合微电化学能源供应研究方面取得新进展。通过材料、界面、结构设计和制备策略的协调优化，团队开发了MXene基可拉伸、集成集成无线充电储能传感微系统。相关结果发表在自然通信上。

用于监测生理信号的皮肤粘附传感器在健康监测和康复治疗中具有重要的应用潜力。为了实现持续稳定的运行，需要将高度灵活的能量采集和储能器件集成到有限空间的传感系统中。然而，由于这些模块一般采用不同的材料，依靠自己独立的制造工艺，不仅增加了系统小型化和集成的难度，而且导致界面兼容性差，特别是在机械变形条件下，容易导致界面分层、断裂和故障。

在这项工作中，团队提出了将微型超级电容器和应变传感器集成到无线接收线圈中的设计理念，结合预拉申方案和激光蚀刻技术，构建了可拉伸的MXene基集成微系统。其中，MXene作为无线接收线圈、微型超级电容器电极和传感材料，消除了模块之间的页面，提高了微系统的机械稳定性，总面积仅为1.4cm*1.4cm。研究表明，1000次双向拉伸后，微型超级电容器的电容维护率达到98.5%，即使在动态拉伸过程中，也具有与静态环境一致的充放电行为。无线接收线圈能在20s内稳定地将微型超级电容器充满电，经过几次无线充电-恒流放电循环后，容量无衰减。此外，微系统可以贴合皮肤，快速响应手指弯曲、手背拉伸、轻按等动作。

该工作为一体化、一体化、可穿戴微型电化学能源供应的研发提供了新的思路。