中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的吳忠?guī)浹芯繂T團(tuán)隊與陜西師范大學(xué)的劉生忠教授團(tuán)隊在先進(jìn)能源材料與系統(tǒng)集成領(lǐng)域取得重要突破。他們創(chuàng)新性地開發(fā)了一種基于MXene的多任務(wù)墨水，并利用成熟的絲網(wǎng)印刷技術(shù)，成功構(gòu)建了高性能、一體化的自供電集成系統(tǒng)。這項工作為下一代柔性、可穿戴電子設(shè)備及分布式信息系統(tǒng)的能源供給與功能集成提供了全新的解決方案。

研究團(tuán)隊的核心創(chuàng)新在于設(shè)計并制備了一種多功能、可印刷的MXene基墨水。MXene作為一種新興的二維材料，具有極高的導(dǎo)電性、良好的親水性和豐富的表面化學(xué)性質(zhì)，是制備印刷電子器件的理想材料。通過對墨水組分、流變特性及印刷工藝的精細(xì)調(diào)控，該墨水能夠同時滿足作為高導(dǎo)電電極、靈敏傳感單元以及高效儲能組件等多種功能需求，實(shí)現(xiàn)了“一種墨水，多種任務(wù)”的高效集成。

利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)的大面積、圖案化、低成本制造優(yōu)勢，團(tuán)隊將這種多任務(wù)墨水精確印刷在多種柔性基底（如紙張、織物、聚合物薄膜）上，一步法或順序印刷制備出包括微型超級電容器、應(yīng)變傳感器、溫度傳感器等功能模塊。這些模塊通過印刷的MXene互聯(lián)導(dǎo)線無縫連接，并與印刷的能源收集模塊（如摩擦納米發(fā)電機(jī)）協(xié)同集成，最終構(gòu)建成一個完整的自供電集成系統(tǒng)。

該集成系統(tǒng)展現(xiàn)了卓越的性能：儲能模塊（微型超級電容器）具有高功率密度和長循環(huán)壽命；傳感模塊對形變、溫度等物理信號響應(yīng)靈敏、穩(wěn)定；系統(tǒng)整體能夠?qū)h(huán)境中微弱的機(jī)械能有效收集并存儲，從而為傳感、信號處理與無線傳輸?shù)刃畔⑾到y(tǒng)功能提供持續(xù)電能，實(shí)現(xiàn)真正的自供能運(yùn)行。這標(biāo)志著信息系統(tǒng)集成服務(wù)從傳統(tǒng)的依賴外部電源和分立元件組裝，向一體化、內(nèi)置能源、印刷制造的方向邁出了關(guān)鍵一步。

此項研究的意義深遠(yuǎn)。它展示了絲網(wǎng)印刷作為一種大規(guī)模制造技術(shù)在構(gòu)建復(fù)雜微納電子系統(tǒng)方面的巨大潛力，為柔性電子和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的低成本制造鋪平了道路。多任務(wù)MXene墨水的概念極大地簡化了系統(tǒng)集成的工藝流程，減少了材料種類和制造步驟，提高了集成度和可靠性。這種自供電集成系統(tǒng)原型可廣泛應(yīng)用于健康監(jiān)測（如智能貼片）、環(huán)境感知（如分布式傳感網(wǎng)絡(luò)）、人機(jī)交互界面以及智能包裝等領(lǐng)域，其“即印即得”的特性也為未來定制化、個性化的信息系統(tǒng)集成服務(wù)提供了全新的技術(shù)范式。

大連化物所吳忠?guī)泩F(tuán)隊在二維材料與微型儲能器件方面的深厚積累，與陜師大劉生忠團(tuán)隊在光電器件與印刷技術(shù)方面的專長相得益彰，此次跨機(jī)構(gòu)合作充分體現(xiàn)了學(xué)科交叉與協(xié)同創(chuàng)新的力量，共同推動了自供電集成系統(tǒng)向?qū)嵱没a(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。