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  近日，中科院大連化物所二維材料與能源器件研究組（DNL21T3）吳忠?guī)浹芯繂T團(tuán)隊(duì)與化學(xué)傳感器研究組（106組）馮亮研究員團(tuán)隊(duì)合作，設(shè)計(jì)并可控制備出一種有序雙介孔聚吡咯/石墨烯納米片，以其作為雙功能活性材料構(gòu)筑出高性能、柔性化的微型超級(jí)電容器-氣體傳感器平面化集成微系統(tǒng)。

  便攜式、可穿戴、可植入電子器件的快速發(fā)展極大地刺激了現(xiàn)代社會(huì)對(duì)微型電化學(xué)儲(chǔ)能器件及其集成微系統(tǒng)的強(qiáng)烈需求。其中，微型超級(jí)電容器-氣體傳感器集成系統(tǒng)可以對(duì)有害氣體進(jìn)行快速、實(shí)時(shí)、無(wú)線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、環(huán)境污染物排放以及身體健康等的監(jiān)控和管理。但是，目前報(bào)道的超級(jí)電容器-傳感器集成微系統(tǒng)存在活性材料功能單一、器件連接復(fù)雜的問(wèn)題，嚴(yán)重影響了器件整體的性能。因此，亟待開發(fā)具有高電化學(xué)活性和氣體傳感性能的雙功能材料及其創(chuàng)新的微型超級(jí)電容器-傳感器集成微系統(tǒng)。

  最近，該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了軟-硬模板相結(jié)合的方法，可控制備出一種雙功能的分級(jí)層次有序雙介孔聚吡咯/石墨烯納米片，并成功構(gòu)筑出一類高性能微型超級(jí)電容器-氣體傳感器平面化集成微系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了微型超級(jí)電容器和氣體傳感器這兩種器件在同一平面基底上高效一體化集成。這種新型二維納米片厚度均一（80 nm）、雙介孔分級(jí)層次有序（7 nm和18 nm）、比表面積高，同時(shí)結(jié)合了高贗電容、高NH3靈敏的聚吡咯和高導(dǎo)電的石墨烯的優(yōu)勢(shì)，展現(xiàn)出高電化學(xué)性能（比容量為376 F/g）和高NH3響應(yīng)（在10 ppm NH3下，響應(yīng)值為42%）。同時(shí)，集成微系統(tǒng)中的微型超級(jí)電容器在充電100 s后，可有效驅(qū)動(dòng)NH3傳感器的正常運(yùn)行，并且展現(xiàn)出了較高的響應(yīng)性和優(yōu)異的機(jī)械柔性。該工作為新型二維介孔材料的設(shè)計(jì)與合成，以及便攜式、可穿戴的集成微系統(tǒng)的構(gòu)筑提供了一定的科學(xué)依據(jù)。

  相關(guān)成果發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）上。上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、大連化物所科研創(chuàng)新基金等項(xiàng)目的資助。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201909756