近日，南京邮电大学集成电路科学与工程学院赵江课题组在材料领域知名期刊《Surfaces and Interfaces》发表创新成果，成功研制出兼具能量存储与压力自感知功能的柔性平面微型超级电容器（CuO/LIG BPMSC-SSPC）。该器件通过丝网印刷技术实现规模化制备，突破传统分体式设计的体积限制，为下一代可穿戴设备提供全新解决方案。

传统可穿戴设备的能量存储模块（如微型电容器）与压力传感单元需独立设计，导致系统臃肿、集成度低。课题组创新提出“赝电容-压阻协同机制”：

• 核心材料：将激光诱导石墨烯（LIG）与氧化铜纳米颗粒（CuO）复合，制备高流动性丝网印刷油墨；
• 精密制造：通过预设计图案模板，在柔性PDMS基底上直接印刷电极（图1）；
• 结构创新：采用H₃PO₄/PVA水凝胶电解质夹层，实现压力响应与离子传导双功能耦合。图1
  

该双功能器件展现出三重技术优势：

• 面电容密度达6.38 mF·cm⁻²（比纯LIG器件提升538%）；
• 能量密度0.886 mWh·cm⁻²，循环5000次后容量保持率93.5%；
• 支持串并联模块化扩展，满足多样化供电需求。
  

• 响应/恢复时间仅0.19s/0.28s；
• 在0-0.5 kPa低压区间灵敏度高达1.20 kPa⁻¹；
• 可检测0.1 Pa级微小压力波动。
  

• 180°弯曲下电容性能无衰减；
• 经1000次压力循环后信号稳定性>95%。
  

课题组成功演示了器件在医疗健康与智能通信领域的潜力：

• 生命体征监测精准捕捉手腕弯曲、呼吸频率、声带振动及吞咽动作，电流信号与生理活动高度同步（图2）。
  
  

• 无障碍通信系统通过压力编码摩尔斯电码，志愿者成功传输“NJUPT”字母序列（图3），为语言障碍者提供新型交互接口。
  

赵江教授指出：“将能源供给与环境感知融于单一柔性平台，是突破可穿戴设备‘碎片化’瓶颈的关键。我们的技术路线具备低成本、可扩展优势，有望为智能假肢、电子皮肤等应用铺平道路。”

该成果获江苏省自然科学基金支持。

论文信息：Zhao Y., Zhao M., Guo S. et al. Screen-printed CuO/LIG nanocomposite-enabled bifunctional planar micro-supercapacitors with self-sensing piezoresistive capability. Surfaces and Interfaces (2025). doi:10.1016/j.surfin.2025.106798

来源：【科技前沿】柔性双功能微器件：能量存储+压力感知二合一！