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绿色柔性微型超级电容器（MSCs）的开发是未来可穿戴电子产品面临的最大挑战之一。目前柔性 MSCs 主要由不可生物降解的合成聚合物制成，会产生大量的电子垃圾。此外，复杂的多步骤制造增加了它们的生产成本。韩国科学技术院（KAIST）的一个研究小组使用飞秒直接激光写入光刻技术开发了一种由叶子制成的石墨烯-无机混合微型超级电容器。  飞秒激光诱导石墨烯生产示意图 来源 | kaist 韩国科学技术院（KAIST）的一个研究小组使用飞秒直接激光写入光刻技术开发了一种由叶子制成的石墨烯-无机混合微型超级电容器。 可穿戴电子设备的进步是柔性储能设备创新的代名词。在各种储能装置中，微型超级电容器因其高功率密度、长寿命和短充电时间而受到人们的广泛关注。 然而，随着电子设备消费和使用的增加，以及移动设备的进步带来的更换周期缩短，废电池的产生也在增加。在收集、回收和处理这些废电池的过程中所涉及的安全和环境问题带来了许多挑战。 地球表面的森林覆盖率大约 30%，产生了大量的落叶。这种天然存在的生物质大量存在，既可生物降解又可重复使用，这使其成为一种有吸引力的环保材料。然而，如果这些树叶没有得到有效利用，就会导致火灾或水污染。 为了同时解决这两个问题，由机械工程系的 Young-Jin Kim 教授和韩国能源研究所的 Hana Yoon 博士领导的研究小组开发了一种一步法技术，该技术通过在没有额外材料的情况下在叶子表面照射飞秒激光脉冲，无需在大气条件下进行额外处理，即可制造出具有高导电性的多孔3D石墨烯微电极。为了进一步推广这一策略，该团队还提出了一种生产柔性微型超级电容器的方法。 他们表明，这种技术可以快速、轻松地以低廉的价格生产多孔石墨烯-无机混合电极，通过使用石墨烯微型超级电容器为 LED 和可用作温度计、湿度计和计时器的电子手表供电来验证其性能。这些结果开辟了大规模生产柔性和绿色石墨烯基电子设备的可能性。 Young-Jin Kim 教授表示：“由于树叶能产生难以控制的森林生物质，因此，如果将其用于下一代能源储存装置，就可以实现废弃物的再利用，实现良性循环。” 研究亮点： 本研究使用飞秒激光脉冲从环境空气中的自然落叶直接制造高导电、灵活和绿色的微电极，而无需任何额外的材料。分层多孔石墨烯通过一种简便、无掩模、可扩展的一步激光写入在不同类型的叶子上形成图案。叶子由生物矿物质组成，它们分解成无机晶体，作为 3D 介孔少层石墨烯生长的成核位点。 与合成聚合物相比，飞秒激光诱导石墨烯(FsLIG)微电极具有更低的薄片电阻(23.3 Ω sq−1)，并表现出优异的面积电容(5 mV s−1时34.68 mF cm−2)和电容保持率(5万次充放电循环后≈99%)。FsLIG MSCs可以在一片叶子上轻松地为发光二极管或电子表供电，还可以应用于可穿戴电子产品、智能住宅、物联网等领域。 文献信息： Truong‐Son Dinh Le, Yeong A. Lee, Han Ku Nam, Kyu Yeon Jang, Dongwook Yang, Byunggi Kim, Kanghoon Yim, Seung‐Woo Kim, Hana Yoon, Young‐Jin Kim. Green Flexible Graphene–Inorganic‐Hybrid Micro‐Supercapacitors Made of Fallen Leaves Enabled by Ultrafast Laser Pulses. Advanced Functional Materials, 2021; 2107768 DOI: 10.1002/adfm.202107768 来源：kaist等  |
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