皮肤型超级电容器实物演示及杂志封面图片

近年来，随着柔性可穿戴电子学的蓬勃发展，适用于皮肤表面电子器件的研究和制备已成为该领域的一个关注焦点，为了在皮肤表面构筑一体化的电子系统，迫切需要设计柔性、超薄、超轻，一体化的皮肤型能量存储装置。超级电容器作为一种新型的储能器件，具有高功率密度和长循环寿命，受到人们广泛关注。传统薄膜超级电容器厚度一般在20 μm以上，而且，多采用金属集流体和基底，导致器件难以大角度弯折，无法满足皮肤电子学器件的实际要求。

南开大学化学学院牛志强研究团队与中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）先进材料与结构分析实验室“纳米材料与介观物理”研究小组解思深院士和周维亚研究员合作，成功设计出一种柔性、超薄、高性能的皮肤型超级电容器。他们利用直接生长的碳纳米管薄膜与PEDOT进行纳米复合，获得了具有独特微结构的复合薄膜，复合物薄膜具有1600 S cm-1的高导电率和300 MPa的力学强度，因此，可以作为皮肤型电容器的电极材料。为了获得超薄的器件构型，他们采用滴灌-甩胶法制备了超薄电解质层，实现了器件厚度的有效减薄，同时利用基于衬底表面能差异的分步分离技术实现器件和基底的无损分离，最终获得了厚度约为1 μm的自支撑皮肤型超级电容器器件，优异电极和器件的超薄结构，使得皮肤型超级电容器在比电容量、功率密度、响应时间上均体现出显著优势，更重要的是，器件可耐受大于105次的弯折，而保持性能稳定。本工作对于超级电容器与其他皮肤型电子器件的匹配与集成具有重要意义。相关研究工作已发表在Advanced Functional Materials（2016, 26, 8178）上，并被选为封面文章。

本工作相关研究得到了科技部、国家自然科学基金委和中科院有关基金的支持。