把8秒这个时间刻度切进了石墨烯纸基底，再通过焦耳热策略把ZnMn 2O 4、G@NiO和G@WO 3这些纳米颗粒快速激活，这种构建法不仅能把无负极锌离子微电池和温湿度传感器在一片材料里长出来，还能在界面里原位生成氧空位，这种好处是极大提升了电化学活性。因为原本遇到的制备效率低、界面不兼容和信号干扰严重的问题都被解决了，所以系统整体性能就有了很大的飞跃。所打造出的这个无负极锌离子微电池表现得相当强劲，面容量能达到850 μAh cm ⁻²，能量密度更是高达1060 μWh cm⁻²，远超之前那些水系锌基微电池。而且它充电快得很，大概150秒就能充满电。要是给它一个完整的工作周期看，充满电后可以支持连续工作超6小时，要是在低功耗模式下续航还能达到24小时。 因为北京理工大学搞的这门“Seconds-Integrated Monolithic System”，也就是所谓的“秒级集成单块系统”，成功地把Autonomous Robot（自主机器人）所需的Tactile Sensing（触觉传感）能力给装上了身。这个过程用到了Advanced Materials里提到的Ion（离子）概念，还给Functional Sensors（功能传感器）配上了Integrated Battery（集成电池）。北京理工大学化学与化工学院的赵扬教授是论文的通讯作者，李向阳博士后就是第一作者；机械与车辆学院的李欣教授和赵杰亮教授则是合作伙伴。 这次研究是由国家自然科学基金和京津冀基础研究合作专项这些项目支持的。随着物联网、人工智能和智能机器人技术的快速发展，对那种同时具备能量存储与多模态感知功能的高度集成微系统的需求变得越来越迫切。以前传统的制造方法常常会出现制备效率低、界面不兼容还有信号干扰严重的毛病，这些毛病把系统整体性能的提升给限制住了。针对这个挑战，研究团队提出了一种基于焦耳热效应的超快构筑策略，他们就是利用石墨纸的高导电性和高热导率这两个特性。 图1展示了通过焦耳热策略在石墨纸基底上快速构筑锌离子微电池与温/湿度传感器的全过程示意图。图2中的扫描电镜和透射电镜图像清晰地显示出ZnMn 2O 4、G@NiO和G@WO 3这些纳米颗粒均匀地分布在石墨纸表面，形成了非常紧密结合的界面结构。高分辨晶格条纹和元素分布图进一步证实了材料成功合成了。 图3展示的是所构筑的无负极锌离子微电池的电化学性能情况。在电流密度为0.5 mA cm⁻²的时候面容量达到850 μAh cm⁻²，能量密度达到1060 μWh cm⁻²，循环性能稳定得很。图4显示了温/湿度传感器的响应性能数据。在10%到90%的湿度范围还有20 °C到60 °C的温度范围内都表现出高灵敏度和快速响应/恢复能力。而且无论怎么弯曲角度变换性能都很稳定。 这次研究的最终成果就是把Multi-Functional Sensors（多功能传感器）跟Zn-Ion Micro-Battery（锌离子微电池）给完美结合在了一起，形成了Monolithic System（单块系统）。这种策略通过在Micro-Battery（微电池）的基础上做文章，把Battery和Materials都融入进了Micro的范畴里去了。现在只要把这种“Monolithic”结构应用到Autonomous Robot上就行。