近年來，隨著柔性可穿戴電子學(xué)的蓬勃發(fā)展，皮膚型電子器件的研究和制備已成為該領(lǐng)域的焦點之一。為了構(gòu)筑一體化的電子系統(tǒng)，人們迫切需要一型的柔性、超薄、輕量化的皮膚型能量存儲裝置。

超級電容器作為一種新型的儲能器件，引起了研究者們的廣泛關(guān)注，然而傳統(tǒng)的薄膜型超級電容器厚度一般在20μm以上，無法滿足柔性和皮膚電子學(xué)器件的實際要求。此外，該類超級電容器多采用金屬集流極和襯底，由于集流極多為脆性材料，價格高昂，且器件必須依附襯底，無法實現(xiàn)大角度彎折，因此現(xiàn)有器件難以應(yīng)用于柔性便攜電子學(xué)，特別是皮膚電子學(xué)領(lǐng)域。

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實驗室（籌）先進(jìn)材料與結(jié)構(gòu)分析實驗室“納米材料與介觀物理”研究小組，多年來一直致力于碳納米結(jié)構(gòu)的制備、物性與應(yīng)用基礎(chǔ)研究，近年來在碳納米材料基柔性儲能器件領(lǐng)域取得了系列成果（Energ.Environ.Sci.2012,5,8726;Adv.Mater.2013,25,1058;NanoRes.2014,7,1680;Adv.EnergyMater.2015,5,1500677;Nanoscale2015,7,12492）。最近，該課題組研究生欒平山、張楠、張強(qiáng)在中科院院士解思深、研究員周維亞的指導(dǎo)下，與南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授牛志強(qiáng)等人合作研制出一種柔性、超薄、自支撐、高性能的皮膚型超級電容器。其題為Epidermalsupercapacitorwithhighperformance的研究工作發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》（AdvancedFunctionalMaterials，2016,26,8178-8184）雜志上，并被選為封面文章。

他們利用直接生長的碳納米管薄膜與PEDOT進(jìn)行復(fù)合，并對其負(fù)載量和電化學(xué)性能進(jìn)行優(yōu)化。得益于大量“Y型結(jié)”構(gòu)成的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該復(fù)合薄膜具有高達(dá)~1600Scm-1的電導(dǎo)率和~300MPa的力學(xué)強(qiáng)度，有助于皮膚型器件的構(gòu)筑。提出一種基于襯底表面能差異的分步分離技術(shù)，實現(xiàn)了器件和襯底的無損分離，構(gòu)筑出厚度約為1μm的超薄器件。經(jīng)測試，這種皮膚型超級電容器的比電容為56Fg-1（相對于兩電極質(zhì)量），能量密度為6.0Whkg-1，功率密度為332kWkg-1，響應(yīng)時間為5.4ms，此外器件還可耐受105次的彎折。相對于其它薄膜器件，該皮膚型超級電容器在比電容量、功率密度、響應(yīng)時間上均體現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。有望應(yīng)用于柔性可穿戴電子學(xué)和皮膚電子學(xué)等領(lǐng)域。

相關(guān)研究得到了科技部、國家自然科學(xué)基金委和中科院的支持。