便携式、可穿戴柔性电力电子器件的出现,给予了人们对物质生活的全新体验。与此同时,柔性电子的发展对微型能源器件的需求越来越丰富,不仅要求储能器件可以提供优异的电化学性能,还需要储能器件进一步微型化、柔性化、多功能化,以满足柔性电子自身多功能集成的要求。传统的储能器件如锂离子电池等,因其体积大、机械性能差等原因,无法在柔性电子领域广泛应用。自驱动传感一体化器件的出现,成为影响柔性电子器件发展的关键性因素。自驱动传感一体化器件的设计理念是在微能源器件的基础上,开发其多功能应用。影响一体化器件各功能性能的关键因素之一便是材料。石墨烯,作为具有高比表面积、高理论比容量、天然的层状结构等优势,成为微能源器件最具代表性的材料。由于其储能机制,能量密度较低成为阻碍其在实际应用中的关键因素。本文将围绕着能量密度理论基础,制备高性能石墨烯复合材料,并对使用复合材料装备的微能源器件进行多功能应用开发,进而制备自驱动传感一体化器件,具体研究内容及成果如下:1、提出了一种新型的钠离子插层3D多孔石墨烯复合电极材料结构。基于在3D多孔泡沫镍骨架上通过CVD生长的石墨烯,利用一锅水热合成法,构建了钠离子插层的纳米花状3D石墨烯/1T-2H Mo Se2复合电极材料,该电极材料比电容高达1407.5F g-1,用其制备了对称的全固态超级电容器,其功率密度高达3024 W kg-1。通过理论计算和实验结果分析可知,复合电极材料具有优异的电化学性能主要归因于以下四点:（1）基于3D多孔镍的网络结构,使得石墨烯提供了更大的比表面积,进而提供了更多的活性位点。另外,多孔结构为电解质离子提供了更多的传输通道。（2）复合电极材料结合了双电层电容和赝电容的双重优势,两种电极材料之间的优势又形成了互补作用。（3）纳米花状的Mo Se2具备更大的比表面积,具有更多活性位点,增强了材料与电解质之间的反应。（4）Na+的成功引入,一方面扩大了复合电极材料各层之间的层间距,减小了离子在材料内部的传输阻力。另一方面,Na+的插入改善了Mo Se2材料固有的导电性差的问题,进一步增强了复合电极材料的电化学性能。2、创新性的开发了激光增强诱导和退火方法,在柔性衬底上一步制备了高性能的平面微型超级电容器。通过红外激光,将含碳的PI衬底诱导成为3D多孔石墨烯,将前驱体Mn Cl2氧化诱导为Mn O2。由于光热效应,衬底在诱导的过程中会生成多种气体,如CO、CO2、H2等。气体在向环境扩散的过程中,会对诱导出的复合电极材料形貌产生影响,形成了由大孔、介孔及微孔组成的多级孔结构,该结构的形成,减小了电解质离子在材料内部的传输和扩散阻力,有利于离子与材料的活性位点结合。另一方面,激光在衬底表面局部作用的温度高达1000℃。在高温下,活性材料被高温退火激活,提供更为丰富的活性位点。用3D多孔激光增强诱导石墨烯/Mn O2复合电极材料制备的微型超级电容器具有1800 m W cm-2高功率密度。由于柔性衬底和凝胶电解质,器件同时具有良好的机械性和稳定性。3、基于柔性微型超级电容器,构建了自驱动压力传感器件及自变压可见光信息传输系统。自驱动压力传感器件可实现储能和压力传感两种功能。得益于多孔电极材料形变时接触电阻的改变,器件对压力信息的响应时间仅需要54 ms,对诸如脉搏等微小压力的灵敏度高达0.45。基于自驱动压力传感一体化器件内部可实现压力信号向电学信号的转变,我们又构建了自变压可见光信息传输系统,为自驱动、低功耗的可见光通信提出了新的解决方案。系统在自驱动压力传感的基础上与Ga N紫外LED互联,将捕捉到的压力信息转变为电学信息,并通过光学信息向外传输。在未来,基于两个系统的自身特点和优势,在万物互联领域具有无限的应用空间。