便攜式電子設(shè)備的蓬勃發(fā)展要求電源體積足夠小，且能夠和其他電子組件一起集成到柔性芯片上。傳統(tǒng)超級電容器由于裝置配置和組裝方式的限制，通常是沿著基板平面進(jìn)行配置組裝而不能在基板的垂直方向上構(gòu)造，與平面結(jié)構(gòu)的超級電容器相比，3D超級電容器可以將更多超級電容器裝置組裝在一塊基板上，然而，在一個芯片中實(shí)現(xiàn)超級電容器的3D空間工程仍然是一個挑戰(zhàn)。

近日，南開大學(xué)的牛志強(qiáng)課題組開發(fā)了金屬選擇性還原方法，以在一個氧化石墨烯(GO)膜中實(shí)現(xiàn)具有各種結(jié)構(gòu)和互連的一體化的3D超級電容器，其中還原氧化石墨烯(rGO)結(jié)構(gòu)用作電極以及導(dǎo)線，GO結(jié)構(gòu)充當(dāng)分離器。相關(guān)成果以“Controllable spatial engineering of flexible all-in-onegraphene-based supercapacitors with various architectures”為題發(fā)表在《EnergyStorage Materials》上。

在這種全碳集成超級電容器中，即使這些rGO電極不在平面表面，通過調(diào)整還原時間、Zn模版的尺寸和形狀，也能夠很好的控制rGO電極的尺寸、形狀和電路的連接。從而在沒有外部連接的情況下實(shí)現(xiàn)“或/和并聯(lián)電路”系列超級電容器的空間連接。

GO薄膜中超級電容器的3D空間工程還可以降低整體芯片設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，改進(jìn)單位面積內(nèi)多個超級電容器的集成。更重要的是，這些一體化超級電容器可以在不同的彎曲狀態(tài)下保持其電化學(xué)特性。因此，該方法的普遍性和易用性有望實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)基于石墨烯的高性能儲能裝置。