据报道，一种新型超微超级电容器展示了卓越的能量存储和设备电源的潜在革命。

印度科学研究所仪器与应用物理系（IAP）的研究人员设计了一种新型的超微超级电容器，这是一种能够储存大量电荷的微小装置。它也比现有的超级电容器更小、更紧凑，可以潜在地用于从路灯到消费电子产品、电动汽车和医疗设备等许多设备。

目前，这些设备大多由电池供电。然而，随着时间的推移，这些电池会失去储存电量的能力，因此保质期有限。而电容器凭借其设计，可以存储更长时间的电荷。例如，一个工作电压为 5 伏的电容器在十年后仍能以相同的电压工作。但与电池不同的是，超级电容器不能持续放电，例如为手机供电。

超级电容器的优势

另一方面，超级电容器结合了电池和电容器的优点——它们可以储存和释放大量的能量，因此在下一代电子设备中备受追捧。

在最近发表在《ACS能源快报》上的研究中，研究人员使用场效应晶体管（FET）作为电荷收集器来制造他们的超级电容器，而不是使用现有电容器中使用的金属电极。

IAP教授和该研究的通讯作者Abha Misra说：“使用FET作为超级电容器的电极是调整电容器电荷的新方法。”

电容器设计的创新

目前的电容器通常使用基于金属氧化物的电极，但它们受到电子迁移率低的限制。因此，该团队决定制造混合型场效应晶体管，由二硫化钼（MoS2）和石墨烯的几原子厚层交替组成，以提高电子迁移率，然后与金触点相连。

然后，两个FET电极之间使用固体凝胶电解质，以构建固态超级电容器。整个结构建立在二氧化硅/硅基底上。

研究人员说，“设计是关键部分，因为你要整合两个系统。这两个系统是两个场效应晶体管电极和凝胶电解质（一种离子介质），它们具有不同的电荷容量。制造这种装置以获得晶体管的所有理想特性具有挑战性。由于这些超级电容器非常小，没有显微镜是无法看到的，而且制造过程需要高精度和手眼协调。”

性能和未来计划

超级电容器制作完成后，研究人员就会通过施加各种电压测量了该装置的电化学电容或电荷保持能力。他们发现，在一定条件下容量增加了3000%。相比之下，仅含有MoS2而不含石墨烯的电容器在相同条件下容量仅提高了18%。

未来，研究人员计划探索用其他材料替代MoS2能否进一步提高超级电容器的存储能力。他们补充说，他们的超级电容器功能齐全，可通过片上集成应用于电动汽车电池等储能设备或任何小型化系统中。他们还计划为超级电容器申请专利。

编辑/范辉