一、成果简介

随着物联网、人工智能和智能机器人技术的快速发展，对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日益迫切。然而，传统制造方法往往面临制备效率低、界面不兼容、信号干扰严重等问题，限制了系统整体性能的提升。针对这一挑战，研究团队提出了一种基于焦耳热效应的超快构筑策略，实现了在8秒内完成无负极锌离子微电池与温湿度传感器的一体化单片集成。

该策略利用石墨纸的高导电性和高热导率，通过局部焦耳热效应快速激活前驱体墨水，不仅实现了功能材料（ZnMn2O4、G@NiO、G@WO3）的超快合成，还在材料中原位引入氧空位，显著提升了电化学活性。所构筑的无负极锌离子微电池表现出高达850 μAh cm-2的面容量和1060 μWh cm-2的能量密度，优于目前已报道的大多数水系锌基微电池。该电池可在约150秒内快速充电，单次充满电后可支持集成系统连续工作超6小时，低功耗模式下续航可达24小时。

该柔性单片系统成功集成于机器人手臂上，结合机器学习算法，实现了对环境温湿度的自主感知与物体识别分类，识别准确率超过99%。该系统不仅具备优异的机械柔性和界面稳定性，还能在复杂形变下保持稳定传感性能，展现出在智能机器人、人机交互、可穿戴健康监测等领域的广阔应用前景。

本成果成功解决了多功能微系统在制造效率、界面兼容性和信号干扰方面的关键难题。

图1. 集成系统的制造过程示意图

二、应用领域

可将集成系统附着于机器人手臂末端，实现对不同温湿度物体的识别与分类。结合神经网络模型，系统对九类温湿度组合的分类准确率达99.89%，并在抓取任务中成功实现自主决策与分类操作。

三、市场前景

所构筑的无负极锌离子微电池循环性能稳定，优于大多数水系锌基微电池。

温/湿度传感器在宽范围（10%~90% RH，20 °C~60 °C）内表现出高灵敏度和快速响应/恢复能力，且在不同弯曲角度下性能稳定，展现出优异的柔性和可靠性。

本成果不仅实现了高性能锌离子微电池与传感器的无缝集成，还展示了在智能机器人中的实际应用潜力，为下一代自主微系统的发展提供了新的技术路径。

图2.集成系统的机器人应用演示

四、知识产权

1、成果由北京理工大学单独持有；

2、本成果已申请专利。

五、合作方式

技术许可、技术转让、合作开发、技术服务及咨询等。

六、对接方式

（1）合作意向方联系北理工技术转移中心；

（2）北理工技术转移中心沟通了解意向方情况；

（3）会同成果完成团队与意向方共同研讨合作方案。

北京理工大学技术转移中心

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