近日，bob手机在线登陆化学与化工学院博士研究生王赢以第一作者身份在Science Advances期刊发表题目为“Fixture-free omnidirectional prestretching fabrication and integration of crumpled in-plane micro-supercapacitors”的研究论文，于2022年5月27日在线发表，论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn8338。bob手机在线登陆为第一通讯单位，bob手机在线登陆化学与化工学院赵扬特别研究员、清华大学化学系曲良体教授和中国科学院力学研究所刘峰副研究员为共同通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金和北京市自然科学基项目等支持。 小型化储能器件对于下一代可再生能源领域越来越重要，在微电子器件产业上具有传统供电设备无法实现的兼容性。 微型超级电容器（MSCs），尤其是平面的MSCs是其中最有竞争力的替代者之一，这不仅因为其体积小、充放电速度快、循环寿命长、 安全性高，而且其无隔膜的构造可以满足多向快速的离子扩散和避免短路的发生。 根据对平面MSCs发展的经验观察表明，除了电极材料之外，影响微电极电荷存储能力的主要因素还包括特定的空间约束作用和微电极界面效应等微观形态， 这主要依赖于对微电极合理的结构设计和制备技术。 目前，较为成熟的二维平面微电极制备方法主要有：丝网印刷、喷墨打印、电沉积、过滤、激光直写等，可以在平面基底上构建图案化的薄膜电极。 然而，由于空间和器件尺寸的限制，电化学容量仍不能满足实际应用。 尽管开发了三维平面MSCs来弥补面积比电容的不足，但电极厚度的累积极大地阻碍了器件的制备精度，并导致了MSCs的动力学行为迟缓。 对于平面MSCs加工技术的优化，需要考虑如何使更多的电极材料在微尺度范围内尽可能多地暴露在电解液中。近年来，预拉伸策略在可拉伸器件中得到了广泛的研究，即覆盖在单轴或双轴预拉伸弹性体上的薄膜材料在衬底松弛后被压缩变形，形成紧密堆积的褶皱结构。实验结果表明，与块状结构相比，丰富的堆叠结构的存在可以在同一空间内提供更多的暴露表面积。因此，我们试图将丝网印刷方法与预拉伸策略相结合（图2），目的是在有限的图案区域内产生紧密堆积的活性电极表面。在不需要复杂固定装置的情况下，我们选择膨胀状态下的乳胶气球作为全向预拉伸弹性基底，弥补了传统预拉伸系统中拉伸方向的不均匀性。进一步选用力学性能优良、导电性高的碳纳米管（CNT）浆料作为可压缩电极材料。将CNT浆料刮涂到气球表面的电极掩模板上，然后通过移除模板形成图案化电极。值得一提的是，膨胀的气球球囊可以为掩模板和电极材料的附着提供足够的支撑，有效地降低了操作难度。在预涂一层凝胶电解质后，将气球放气收缩便轻松地得到了皱缩结构的MSC，实现了从宏观操作到微器件生产的一步转化。此外，全向收缩应力制备的微器件具有显著的保形性，可以实现多样化的器件设计。