用于微系统应用的新兴小型化储能设备从设计到集成
微机电系统(MEMS)、微纳机器人、智能便携/可穿戴微系统、植入式微型医疗器械等微纳系统集成需求不断增长，推动了特定微型储能器件(MESDs)的发展。及其极端的制造工艺。通常，MESDs是一种电极尺寸在微米范围内的小型化电源，它不仅可以作为微纳系统的兼容能源，而且可以直接与微纳器件集成，以满足集成、智能、超紧凑，非常轻巧。因此，MESD被认为是集成微系统不间断供电的首选紧凑型能源。
在国际极限制造杂志上发表的一篇新论文中，由机械与车辆工程学院车身先进设计与制造国家重点实验室段慧高博士和张冠华博士领导的研究团队，中华人民共和国湖南大学全面概述了MESD的背景、基本原理、器件配置、制造工艺和典型应用。此外，系统总结了MESDs的最新进展及其功能集成。本综述讨论了由微型储能单元和一系列实用微型电子器件组成的片上集成微系统.最后，作者对更好地推动小型化储能器件和集成微系统的发展和实际应用做出了进一步的展望。
MESDs主要包括经典微电池(MBs)、微型超级电容器(MSCs)和新开发的微混合金属离子电容器(MHMICs)。特别是MESDs体积小巧，性能兼容，能够满足高输出电压(串联)、高输出电流(并联)、高输出功率(多串联)等极端定制要求，更适合为小型化、柔性/可穿戴电子设备和集成微/纳米系统供电。此外，在兼容基板上与特定微电子器件的轻松集成使得MESDs成为具有不可替代地位的电源的最合适候选者，作为小型化电子器件和集成微系统应用的储能组件。
将特定功能片上集成到MESD中可以赋予它们更令人印象深刻的特性，使其适用于微系统应用并易于使用。基于MESD的理想片上集成系统不仅应具有高电化学性能和良好的耐久性，而且还应具备特定用途所需的性能。在该领域，与能量收集器、屏幕显示器、燃料电池、发射器和功能电子器件(如电致变色和各种传感器)集成的MESD已得到广泛研究，并有望在未来的集成微系统中得到应用。
从MESDs的最新进展和成果来看，值得注意的是，挑战不仅在于增强电化学性能，如在有限的占地面积和耐用的寿命内实现高能量密度和高功率密度，还在于与多功能特性相结合。，满足微电子器件和微系统的多种需求。为了更好地推动MESDs的发展，刘怀志先生、张冠华博士、段慧高博士等人。确定了未来研究中的一些关键挑战如下：
探索用于微电极的高性能和多功能活性材料。
开发易于操作、低成本、省时、高度安全、环保和可扩展的微电极制造技术。
优化器件配置以及结构设计、电解质选择和电化学性能之间的复杂联系。
实现由能量收集、能量存储和能量消耗设备组成的自供电、多功能片上集成微系统。
鉴于前景广阔，研究人员仍需探索更多的可能性，以完善MESDs的开发和应用。工程师需要寻求将它们应用于实际用途，例如可穿戴设备、可植入设备和微/纳米系统。虽然实现它还有很长的路要走，但MESD的潜力确实很诱人。
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