目前，便攜式和可穿戴式電子設備的快速發展需要輕量化，小型化和高效率的能量存儲單元以及自供電系統。微型超級電容器（MSCs）作為新型儲能器件具有功率密度高，循環壽命長，充放電速率快，容易集成到微納電子系統中作為電源等優點，是一種重要的能源存儲裝置。然而，在實際應用中操作時，超級電容器的基板和電極材料容易受到外部的各種機械損傷。這限制了器件的可靠性和穩定性，甚至可能導致器件的整體崩潰。如果能夠賦予MSCs自修復性能，將可以大大提高器件的壽命和穩定可靠性。
最近，華中科技大學高義華教授和劉逆霜副教授的研究團隊製備了一種可自修復的3D微型超級電容器（MSC）。在這項工作中，研究人員報告了一種簡單的方法，通過使用3D MXene-rGO複合氣凝膠作為電極材料來製造和組裝自修復的MSC。首先通過簡單的冷凍乾燥和激光切割方法來製備MXene-rGO複合氣凝膠電極。然後將自修復羧基化聚氨酯（PU）外殼包裹在3D結構的電極上，可獲得能夠自我修復的3D MSC。MXene-rGO氣凝膠在負載釋放後，可以從約70％的壓縮狀態完全恢復到其原始體積。該MSC在1 mV s-1的掃描速率下顯示出34.6mF cm-2的高面積電容，並且在15000次循環後電容保持率高達91％，具有出色的循環性能。該器件還具有出色的自修復能力，在第五次修復合後仍保有81.7％的電容。該工作可以為下一代長壽命多功能電子器件的設計和製造提供參考方法，並滿足可持續發展的需求。
研究報告發表於《美國化學學會：納米》雜誌。
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https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.7b07528
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