柔性傳感器可穿戴或植入人體，并可檢測(cè)周?chē)h(huán)境信息，在醫(yī)療健康領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。然而，作為用電器件的傳感器自身并不能獨(dú)立工作，需要電源為其供電。平面型微型超級(jí)電容器(MSC)作為新型的微型電化學(xué)儲(chǔ)能器件易與傳感器或其它電子器件進(jìn)行有效集成。一般的方法是將傳感器與電源通過(guò)外接導(dǎo)線連接，但在柔性可穿戴技術(shù)中引起不便。如何將柔性和無(wú)線電源與傳感器集成到同一芯片，是當(dāng)前研究所面臨的挑戰(zhàn)。　　　　紙質(zhì)材料成本低、可即用即棄，并具有多孔和粗糙的纖維結(jié)構(gòu)，可以增強(qiáng)其與電子器件的結(jié)合力。由于纖維素孔隙引起的毛細(xì)作用使通過(guò)印刷技術(shù)印刷的墨水材料在紙基表面擴(kuò)散，導(dǎo)致形成的圖案質(zhì)量較差。中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所清潔能源化學(xué)與材料實(shí)驗(yàn)室研究員閻興斌團(tuán)隊(duì)通過(guò)絲網(wǎng)印刷技術(shù)，在濾紙表面形成金屬Ni叉指化集流體，并結(jié)合后續(xù)的電鍍技術(shù)增強(qiáng)集流體的導(dǎo)電性，并抑制金屬Ni在紙基表面的擴(kuò)散，形成了分辨率較高的圖案化集流體。在Ni表面通過(guò)電化學(xué)沉積MnO2或者聚吡咯(PPy)活性材料，并滴凃凝膠電解質(zhì)，形成了基于MnO2的對(duì)稱(chēng)性超級(jí)電容器，以及基于MnO2和PPy的非對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器。經(jīng)過(guò)測(cè)試，表明該紙基超級(jí)電容器具有較好的電化學(xué)特性和很強(qiáng)的耐機(jī)械形變特性(彎折1萬(wàn)次后容量幾乎沒(méi)有衰退)，其能量密度和功率密度皆位于同類(lèi)型超級(jí)電容器的前列。　　　　基于在紙面印刷的金屬集成電路，研究人員將MSC和紫外傳感器或氣體傳感器集成到同一單片紙上，集成器件顯示出良好的傳感特性和自供電特性。未來(lái)有望將能量采集、能量存儲(chǔ)和用電器件集成到同一紙基芯片。這種基于紙質(zhì)基底的集成策略為便攜式和可穿戴電子開(kāi)拓了新的設(shè)計(jì)方法。　　　　該研究在線發(fā)表在Advanced Functional Materials上，研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和研究所“一三五”重點(diǎn)培育項(xiàng)目的資助和支持。　　

  紙基自供電傳感器的集成示意圖與實(shí)物圖　　　　編輯點(diǎn)評(píng)　　　　柔性發(fā)電裝置除了具有可卷曲彎折、輕薄、便于貼合運(yùn)動(dòng)物體來(lái)更有效地收集能源等特點(diǎn)外，更重要的是適合與新型的柔性電子器件相集成，并為其提供能源。目前，韓國(guó)三星公司等領(lǐng)頭電子企業(yè)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了柔性顯示屏幕概念手機(jī)，預(yù)示著柔性個(gè)人電腦以及智能電子書(shū)等產(chǎn)品的蓬勃發(fā)展。而且從能源問(wèn)題與技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，開(kāi)發(fā)能與目前柔性電子器件集成、并能夠方便有效地收集環(huán)境能源的柔性發(fā)電裝置很有必要。