可拉伸微超级电容器：自供电可穿戴健康设备的未来
目前为可穿戴和可拉伸健康监测及诊断设备供电的电池和超级电容器存在诸多短板，包括能量密度低和拉伸性有限。
微超级电容器是电池替代方案，可补充或替代可穿戴设备中的锂离子电池。微超级电容器占地面积小、功率密度高、充放电快；但为可穿戴设备制造时，传统微超级电容器采用“三明治式”堆叠几何结构，表现出柔韧性差、离子扩散距离长、与可穿戴电子集成工艺复杂等问题。
研究人员开发替代器件架构和集成工艺，推进微超级电容器在可穿戴设备应用。他们发现将微超级电容器单元按蛇形、岛桥布局排列，允许构型在桥处拉伸弯曲，同时减少微超级电容器——即岛部——变形。组合后结构称为微超级电容器阵列。采用岛桥设计连接单元，微超级电容器阵列显示出更高拉伸性，允许可调电压输出，使系统可反向拉伸高达100%。
利用非层状、超薄、磷化锌纳米片和3D激光诱导石墨烯泡沫——一种高孔隙、自发热纳米材料——构建单元岛桥设计，团队观察到电导率和吸附带电离子数量大幅提升。这证明微超级电容器阵列能高效充放电并储存为可穿戴设备供电所需能量。
研究人员还将系统与摩擦纳米发电机集成——一种将机械运动转化为电能的新兴技术。这种组合创造了自供电系统。基于摩擦纳米发电机的无线充电模块，可基于弯曲手肘、呼吸、说话等动作收集能量。
将该集成系统与基于石墨烯的应变传感器结合，由摩擦纳米发电机充电的储能微超级电容器阵列能为传感器供电。
传感器