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韩国蔚山科技大学（UNIST）能源与化学工程学院的一个研究团队使用电流体动力（electrohydrodynamic，EHD）喷射打印技术，制造出可与其他元器件芯片集成的高密度固态微型超级电容器（MSC），研究结果发表在《Science Advances》上。 研究背景 超级电容器可比传统电容器存储更多的能量。与锂离子二次电池相比，具有较高的输出功率和较长的循环寿命，被认为是传统电容器和电池之间的折中产品，对物联网（IoT）和可穿戴设备制造商更具吸引力。 面临挑战 超级电容器制造商面临的最大挑战之一是制造过程中产生的热量，这种热量可能会使超级电容器的电学特性变差，使超级电容器与电子元器件芯片的集成面临挑战。另外一个挑战是使用喷射打印技术实现集成会导致超级电容器精度的降低。 核心突破 为了应对上述挑战，研究人员使用EHD喷射打印技术来制造MCS。EHD是一种用于微电子中的高分辨率图形化技术，与传统喷墨打印类似，但可用电场控制打印的液体。研究团队表示，这是首次利用EHD喷射打印技术制造MSC，并且宽度与人指纹宽度相当。 图2：采用EHD喷墨打印技术制造片上UHD SS-MSC 研究成果 研究人员表示，该团队能够在一个芯片上制造出36个单元电池（面积为8.0×8.2平方毫米，54.9个电池/cm2），平均工作电压为65.9V/cm2，与之前报道的采用印刷技术制造的MSC相比，在密度上有了明显的改进。 研究人员表示，暴露在高温(80℃)中，这些电池也保持正常的循环伏安（CV）曲线，证明可以承受电子元器件工作过程中产生的过量热。而且由于它们可以串联或并联，可以生产出所需的功率或电池。 意义 研究人员表示：在这项研究中，我们展示了通过EHD喷射打印技术制造的片上UHD SS-MSC，作为一种可实现定制化设计和可调谐电化学特性的小型单片电源的新平台技术，具有巨大的前景。 资金支持 这项研究得到了韩国科学与信息通信技术部（MSIT）中级研究人员支持项目和韩国贸易、工业和能源部（MOTIE）的产业技术开发项目的支持。 |
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