微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、微納機(jī)器人、智能便攜/可穿戴微系統(tǒng)、植入式微型醫(yī)療器械等微納系統(tǒng)集成需求不斷增長，推動了特定微型儲能器件(MESDs)的發(fā)展。及其極端的制造工藝。通常，MESDs是一種電極尺寸在微米范圍內(nèi)的小型化電源，它不僅可以作為微納系統(tǒng)的兼容能源，而且可以直接與微納器件集成，以滿足集成、智能、超緊湊，非常輕巧。因此，MESD被認(rèn)為是集成微系統(tǒng)不間斷供電的首選緊湊型能源。

在國際極限制造雜志上發(fā)表的一篇新論文中，由機(jī)械與車輛工程學(xué)院車身先進(jìn)設(shè)計與制造國家重點實驗室段慧高博士和張冠華博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊，中華人民共和國湖南大學(xué)全面概述了MESD的背景、基本原理、器件配置、制造工藝和典型應(yīng)用。此外，系統(tǒng)總結(jié)了MESDs的最新進(jìn)展及其功能集成。本綜述討論了由微型儲能單元和一系列實用微型電子器件組成的片上集成微系統(tǒng).最后，作者對更好地推動小型化儲能器件和集成微系統(tǒng)的發(fā)展和實際應(yīng)用做出了進(jìn)一步的展望。

MESDs主要包括經(jīng)典微電池(MBs)、微型超級電容器(MSCs)和新開發(fā)的微混合金屬離子電容器(MHMICs)。特別是MESDs體積小巧，性能兼容，能夠滿足高輸出電壓(串聯(lián))、高輸出電流(并聯(lián))、高輸出功率(多串聯(lián))等極端定制要求，更適合為小型化、柔性/可穿戴電子設(shè)備和集成微/納米系統(tǒng)供電。此外，在兼容基板上與特定微電子器件的輕松集成使得MESDs成為具有不可替代地位的電源的最合適候選者，作為小型化電子器件和集成微系統(tǒng)應(yīng)用的儲能組件。

將特定功能片上集成到MESD中可以賦予它們更令人印象深刻的特性，使其適用于微系統(tǒng)應(yīng)用并易于使用?；贛ESD的理想片上集成系統(tǒng)不僅應(yīng)具有高電化學(xué)性能和良好的耐久性，而且還應(yīng)具備特定用途所需的性能。在該領(lǐng)域，與能量收集器、屏幕顯示器、燃料電池、發(fā)射器和功能電子器件(如電致變色和各種傳感器)集成的MESD已得到廣泛研究，并有望在未來的集成微系統(tǒng)中得到應(yīng)用。

從MESDs的最新進(jìn)展和成果來看，值得注意的是，挑戰(zhàn)不僅在于增強(qiáng)電化學(xué)性能，如在有限的占地面積和耐用的壽命內(nèi)實現(xiàn)高能量密度和高功率密度，還在于與多功能特性相結(jié)合。，滿足微電子器件和微系統(tǒng)的多種需求。為了更好地推動MESDs的發(fā)展，劉懷志先生、張冠華博士、段慧高博士等人。確定了未來研究中的一些關(guān)鍵挑戰(zhàn)如下：

探索用于微電極的高性能和多功能活性材料。

開發(fā)易于操作、低成本、省時、高度安全、環(huán)保和可擴(kuò)展的微電極制造技術(shù)。

優(yōu)化器件配置以及結(jié)構(gòu)設(shè)計、電解質(zhì)選擇和電化學(xué)性能之間的復(fù)雜聯(lián)系。

實現(xiàn)由能量收集、能量存儲和能量消耗設(shè)備組成的自供電、多功能片上集成微系統(tǒng)。

鑒于前景廣闊，研究人員仍需探索更多的可能性，以完善MESDs的開發(fā)和應(yīng)用。工程師需要尋求將它們應(yīng)用于實際用途，例如可穿戴設(shè)備、可植入設(shè)備和微/納米系統(tǒng)。雖然實現(xiàn)它還有很長的路要走，但MESD的潛力確實很誘人。

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