韩国工业技术研究院和浦项科技大学 （POSTECH） 的研究人员使用激光烧蚀图案技术制造了可变形微型超级电容器 （MSC），用于在软电子设备中存储能量。这项工作解决了用于健康监测和其他应用的新兴可拉伸设备中对储能系统的需求。
MSC 提供可定制的外形尺寸、可靠的性能、高效利用空间以及与电子元件的轻松集成，使其成为满足这一需求的有力竞争者。然而，通常用于收集MSC中电流的固体金属（如金）具有有限的拉伸性，从而限制了变形潜力。
为了制造能够在不破坏或失去功能的情况下弯曲和拉伸的MSC，研究人员选择了一种液态金属共晶镓铟合金（EGaIn）作为集流体。EGaIn具有高导电性，并且由于其液体性质，易于变形。然而，使用EGaIn制造高密度交错图案以确保高储能性能是一项挑战。
为了塑造EGaln，研究人员使用石墨烯作为电极的材料，并使用聚苯乙烯-嵌段-聚（乙烯-共丁烯）-嵌段-聚苯乙烯共聚物（SEBS）作为柔性基板的材料。他们使用刷洗方法在SEBS基板上制备了厚度均匀的EGaIn薄膜。他们将石墨烯涂覆在EGaIn薄膜上，并使用激光烧蚀制造了指状石墨烯-EGaIn电极。
研究人员优化了激光烧蚀工艺，以确保石墨烯和EGaIn的完全烧蚀不会损坏SEBS。在激光照射过程中，石墨烯和EGaIn薄膜吸收了波长为355 nm的激光，而SEBS材料不吸收任何光。因此，该团队在不失去SEBS基板柔韧性的情况下实现了石墨烯-EGaIn电极的选择性烧蚀。
间充质干细胞的储能性能取决于指间电极的面密度。理想情况下，只要电极在变形时保持机械和电气稳定性，相邻的指间电极之间的间隙就应最小化。
通过仔细控制相邻的指间电极之间的间隙和石墨烯的质量负载，研究人员实现了1336 μF cm-2的高面电容，并具有可靠的速率性能。研究人员能够在不影响储能性能的情况下拉伸和收缩MSC1000次循环。
为了证明使用MSC作为可变形电源的可行性，研究人员制造了一个软电子系统，该系统由与LED集成的串行和并行连接的MSC阵列组成。由于EGaIn集流体的液体特性和SEBS基板的柔韧性，MSC表现出较强的储能性能，软电子系统在折叠、拉伸、起皱、扭曲等各种机械变形下表现出稳定的运行。
用于图案化EGaIn的激光器的高能量使液态金属能够有效地用作MSC的集流体。“激光技术可以实现精确的工作，同时也加快了这一过程，”研究员Chanwoo Yang说。
激光烧蚀技术可用于对各种电极材料进行图案化，包括碳材料、金属氧化物和 Mxene，用于可变形的高性能储能系统。
随着微电子和光电子技术从可折叠和可卷曲设备进入电子纺织品、医疗保健和其他应用的可拉伸设备时代，开发小型弹性储能设备至关重要，例如使用激光烧蚀技术创建的可变形 MSC。“这项研究将在各个工业领域发挥作用，并有助于弹性储能装置的开发和商业化，”杨说。
