液体自供电器件是近年来柔性电子和能源器件领域新兴的能量收集器件，具有便携可穿戴、柔性、可长时间持续工作的特点，是实现柔性传感器件集成的关键组件，具有重要的科研价值和实用价值。作为采集数据的关键，自供电传感器不仅在工业和电子设备上发挥重要作用，在医疗行业中也扮演着重要角色。在医疗领域，各种物理、化学、生物传感器被设计制作成设备仪器，测量采集人体各种生理学指标。三维碳纳米材料和可控激光修饰的自供电器件，解决可穿戴器件能量供应难题：提出利用空气中的湿气同三维碳纳米材料的相互作用产生电能，制备得到低能耗独立工作的可穿戴供电系统，并采用多种纳米材料修饰碳纳米材料表面，实现高选择性、高灵敏度传感，自供电器件与可穿戴器件的制备和集成应用，在原理上具有创新性；表面等离子体活化碳纳米纤维与Mg基板集成组装成水/湿气自供电传感器件，通过调节碳纳米材料的结构和表面氧化状态，成功制备出具有高输出电压（2.65 V）、高电流密度(~6 mA/cm2)、高灵敏度(<10 ms)的水/湿气自供电器件。该研究将表面氧化碳纳米电极的赝电容效应同电极反应相结合，产生高于镁还原电势的电压值，并极大提高了灵敏度。除了CNF之外，氧化石墨烯也可以作为柔性可穿戴自供能传感器的功能材料，通过对其表面的含氧官能图分布进行调控，可以使其在湿气条件下产生电压和电流脉冲信号。在实际应用中，该器件的电压电流输出信号对环境湿度变化具有较高的灵敏度，可用于自供电湿度/湿气检测；与此同时，在液态水存在的情况下，可长时间输出电能，为自供电漏水检测、生物传感器件提供能量来源。作为采集数据的关键，自供电传感器不仅在工业和电子设备上发挥重要作用，在医疗行业中也扮演着重要角色。在医疗领域，各种物理、化学、生物传感器被设计制作成设备仪器，测量采集人体各种生理学指标。据赛迪顾问数据，2016年至2019年间，我国传感器市场规模不断增长，2019年中国传感器市场规模达到2188.8亿元，同比增长12.7%，2020年中国传感器市场规模突破2500亿元，2021年增至2951.8亿元，增速达到17.6%。黑龙江省拥有丰富的石墨原料，具备发展碳纳米材料产业的优势，基于碳纳米材料的传感器的开发和制备将有力推动黑龙江省的产业升级。此外，可穿戴自供电器件具有很高的生态环保价值，用其替换污染大、难降解的电池材料，在保护环境的同时节约能源，助力“双碳”目标的实现。

哈尔滨工业大学

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