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社会的繁荣发展建立在人类对自然世界予取予求的基础之上,同时伴随着严重的电磁污染以及能源危机等问题。因此,世界各国的科学家们致力于研究各类功能材料去解决这些关乎人类长远发展的问题。其中,二维材料(石墨烯,MXene等)展现出了优异的化学,物理以及机械性能,利用这些特性进行技术应用(电磁波衰减及超级电容器等)将会有效改善人类所面临的尴尬处境并且进一步优化能量贮存器件的结构形式。基于此,我们以简单的合成工艺开发出了具有丰富异质界面的石墨烯/片状Fe3O4复合材料,其在电磁波吸收领域展现出了惊人的应用潜力;此外,在MXene/细菌纤维素复合纸的研究基础上,我们还开发出了具备可弯曲,可扭曲,可拉伸和优异电化学性能的全固态微型超级电容器阵列(MSCAs),这种MSCAs在功率独立的柔性/可拉伸电子系统的开发和构建过程中是不可或缺的部分。本论文的主要研究成果如下:1、为了在不引入复杂组分的情况下进一步提高微波吸收性能,通过水热法以及之后的H2还原合理设计合成了具有丰富异质界面和增强界面极化的Fe3O4薄片和还原氧化石墨烯(RGO)复合材料。与纯Fe3O4薄片和RGO/颗粒状Fe3O4复合材料相比,所得Fe3O4薄片和RGO(RGO/Fe3O4)复合材料具有显著的微波吸收增强效果。测试结果表明,在厚度为2.4 mm时,RGO/Fe3O4的最大反射损耗可达-47.2 dB,小于-10 dB的有效吸收带宽达到6.4 GHz(从11.36 GHz到17.76 GHz),远远高于纯Fe3O4薄片和RGO/颗粒状Fe3O4复合材料。我们认为性能的改进来自材料的合理设计而产生于Fe3O4薄片和石墨烯纳米片之间的丰富异质界面。因此,增强的异质界面区域的构建也是提高微波吸收性能的有效策略之一。2、在重复拉伸变形下具有高能量密度和稳定性的可拉伸微功率源是柔性/可穿戴微电子的关键部件。与传统的以波浪形状构型的三明治电极而获得可变形性的可拉伸超级电容器相比,通过弹性/可拉伸导电框架的拉伸变形实现拉伸性能的二维平面可拉伸MSCAs具备更合理的配置,其对于平面可拉伸电子电路的集成是更好的选择。尽管已经在微型超级电容器(MSC)的研究中取得了一些令人印象深刻的进步,但仍然非常需要开发一种容易操作且高效的方法来制备具有高面电容和稳定性的可拉伸MSCAs,但这仍然是一项巨大的挑战。在此,通过应变工程和层间距调制的结合,基于全溶液的造纸工艺,设计并制备具有优异机械稳定性和高电化学性能的独立式和轻质MXene/细菌纤维素(MXene/BC)复合纸。采用有效的激光切割工艺,进一步制备可弯曲,可扭曲和可拉伸的全固态MSCAs。正如预期的那样,受益于高性能MXene/BC复合电极以及合理的截面结构设计,所得到的MSC表现出高达111.5 mF cm-2的面电容,并且MSCAs在拉伸至100%以及弯曲或扭曲状态时保持稳定。这证明基于全溶液的MXene/BC复合纸制备方法和易于操作的激光切割剪纸图案化技术组合使用能够以快速有效的方式制备基于MXene的可变形全固态平面MSCAs,同时实现优异的区域性能指标,使其有希望成为柔性/可穿戴微电子的兼容微功率源。