川大留学生一作AFM:碳基量子点MESDs综述

文摘   2024-11-29 08:30   安徽  

来源 | 四川大学

日前,四川大学机械工程学院2022级博士留学生Fazal ul Nisa作为第一作者(研究方向:微纳制造与集成器件),机械工程学院何亮、华西医院殷鸿波和北京理工大学机电学院Muhammad Tahir作为通讯作者,以“Revolutionizing Micro-Scale Energy Storage by 0D Carbon Nanostructures: Synthesis, Integration, Performance Optimization Mechanisms and Sustainable Applications”为题,于11月19日在《Advanced Functional Materials》上发表了重要综述论文。Fazal ul Nisa同学为该论文唯一第一作者,四川大学机械工程学院为第一完成单位。

碳基量子点MESDs的结构、集成方式和微纳制造

MSCs和MBs的发展和微纳制造
文章着眼于碳基量子点MESDs的创新性研究工作进展,重点关注微电极和电解质的进展,以及碳基量子点(Carbon quantum dots, CQDs)和石墨烯量子点(Graphene quantum dots, GQDs)在微储能器件领域的具体应用和性能提升机制。还探讨了光刻、喷墨打印和3D打印等先进微纳制造工艺在碳基量子点MESDs构筑中的进展,以及在电化学性能、稳定性提升和规模化制造方面的潜力。
轻量化、高性能微储能器件和储能-生物传感微系统正得到快速发展,文章还详细介绍了基于CQDs和GQDs的可穿戴储能器件及生物传感器。通过将零维碳基量子点集成到MESDs中,可以实现能量密度和倍率性能的提升,同时,在这一类器件的规模化制造上也进行了重点阐述。
研究强调了CQDs和GQDs的固有优势,即小尺寸和独特的量子限域效应,使得这类碳基量子点表现出以下特性:(1)高电导率(促进快速高效的电荷传输);(2)量子限域效应(提升电子迁移率和能量密度),以及(3)表面功能性和边缘效应(通过功能化实现定制),从而提高其在各种微储能器件中的兼容性和稳定性。进一步地,讨论了具有各种创新结构的MESDs,包括优化的电极结构,如叠层和平面设计,合理的设计能够优化充放电过程中的循环稳定性。推动碳基量子点MESDs发展的策略包括开发多功能电解质、增强导电性的复合结构,以及调控量子点输运行为,进一步优化正极材料并探索碳基量子点中的量子效应,以拓展其在MESDs中的应用潜力。
论文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202418053
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