皮革变身柔性能源器件

研究人员提出了一种简便且更环保的工艺，利用激光把天然皮革直接转化为柔性可穿戴能源设备，为可持续可穿戴电子产品提供了新的技术基础。在发表于《光学快报》的论文中，团队通过在皮革上刻写多种图案（如老虎、龙、兔子等），成功制备出微型超级电容器，展示了这一技术的可行性和多样化设计能力。

激光刻写导电图案

来自中国吉林大学的韩东东介绍，他们使用激光在植物鞣制皮革表面直接刻写导电图案，由此构建出既能储能又能平滑电信号的微型超级电容器，从而提升可穿戴电子设备运行的稳定性。

与依赖合成材料和复杂化学流程的传统器件不同，这一方法选用天然、亲肤的植物鞣制皮革作为基底，并采用一步成型的激光加工工艺。由于器件构建在柔软材料上，微型超级电容器可以自由设计形状，并直接集成到各种可穿戴产品中。

例如，智能手表的表带本身就可以承担储能和调节电力的功能，而不再完全依赖刚性电池，从而让设备更薄、更贴合皮肤。类似的技术也可拓展到贴肤传感器、智能服装以及其他为小型电子设备供电的日常配件中。

面向可持续的可穿戴电子

这项工作源自团队在复杂表面上进行精密激光微加工的更大研究计划。在研究过程中，他们意识到，所开发的激光技术同样适用于皮革等日常材料，有望缓解可穿戴电子产品在材料和制造上的环境负担。

具体工艺上，研究人员以植物鞣制皮革为起点，这是一种利用植物提取物处理的天然材料。随后，他们使用CO₂激光在皮革表面直接刻写导电图案。激光在一步加工中将皮革表层转化为导电碳层。通过调节激光参数，团队可以控制生成碳材料的性质，无需复杂的多步制程，就能实现功能器件的简化和可扩展制造。

这些导电图案充当电极，在充电时吸附正负离子于电极表面，在放电时迅速释放，从而实现能量存储和电信号平滑，使电子设备运行更加稳定。

韩东东指出，这种方法用可再生材料替代了传统的塑料基底，将制造过程简化为无需化学试剂、无需洁净室的一步激光处理，并将能量存储与信号滤波功能集成在同一器件中。尽管在某些性能指标上，其他技术路线可能更突出，但往往伴随着更高的工艺复杂度或环境成本。

耐用且可定制的微型超级电容器

测试结果显示，经激光处理后的皮革表面不仅具备良好的导电性，还呈现多孔结构，有利于高效储能。研究人员验证了这些导电图案在多次充放电循环中性能稳定，并在日常电子设备常用的60赫兹频率下表现可靠。

为展示实际应用潜力，团队利用制备的微型超级电容器为LED灯和电子手表供电。同时，他们还展示了器件可以根据需要制成不同形状，而不会显著影响其功能表现。

目前，研究人员正继续优化微型超级电容器的性能、耐久性以及滤波特性，目标是在日常使用频率下更接近理想电容器的表现。他们也在进一步调整激光工艺和材料参数，以确保器件在汗液、湿度和反复弯折等实际使用条件下保持长期稳定，并推动其与可穿戴系统的深度集成，例如自供电的健康监测贴片等应用场景。