研究人員開發了一種基於激光的技術，將天然皮革轉變為靈活的能源設備，為可持續的可穿戴電子產品開闢了新道路。這項技術使用二氧化碳激光直接在植物鞣皮革上寫入導電圖案，將其表面轉換為可儲存和調節電能的碳。最終的結果是嵌入在柔軟可穿戴材料中的微型超級電容器。這項工作由吉林大學的韓冬冬領導，他表示這種方法簡化了製造過程，同時減少了對環境的影響。
韓冬冬表示：「我們利用激光直接在植物鞣皮革上寫入導電圖案，創造出能儲存能量的微型超級電容器，並幫助平滑電信號，以提高可穿戴電子設備的可靠性。」這種激光寫入能源電路的方式，與傳統依賴合成材料和化學重工藝的能源儲存設備不同，該方法使用天然基材和單步製造過程。激光將皮革表面轉變為導電且多孔的結構，消除了複雜的製造需求。
研究人員可以通過調整激光參數來控制碳的形成，從而精確調整性能。研究團隊展示了微型超級電容器，並用其為電子手錶供電，表明了其實用性。這些導電圖案作為電極，使得在充電和放電過程中，離子能夠快速聚集和釋放。激光誘導的碳層還創造了多孔結構，增加了可用於儲存電荷的表面積，提高了效率。
這使得微型超級電容器不僅能儲存能量，還能穩定電氣輸出，減少影響設備性能的波動。這種雙重功能使其特別適合於緊湊、低功耗的可穿戴系統。團隊展示了這項技術，創造了形狀為老虎、龍和兔子的圖案微型超級電容器，突顯了該過程的靈活性。
微型超級電容器非常適合靈活且舒適的可穿戴電子設備，因為它們建立在柔軟的材料上，可以自由塑形並直接集成到產品中。韓冬冬指出，這些設備在重複充電循環中顯示出穩定的性能，並在60 Hz的標準頻率下有效運行。測試中，它們為LED供電，甚至驅動了一個小電子手錶。
研究人員表示，這項技術可以取代手錶帶等設備中的剛性電池，實現更薄、更舒適的設計。它還可以應用於智能服裝、皮膚貼合傳感器及其他可穿戴系統。韓冬冬強調：「我們的方法用可再生材料替代了塑料基材，將製造過程簡化為單步激光步驟，無需化學品或無塵室過程，並在一個設備中結合了能量儲存和信號過濾。」
未來的工作將專注於提高耐用性和性能，特別是在真實環境條件下，如汗水、濕度和重複彎曲。團隊還在探索將其整合到自供電健康監測系統中的可能性。這項研究發表在《Optics Letters》期刊上。
