基于聚酰亚胺(polyimide，PI)膜的激光诱导石墨烯(laser-induced graphene，LIG)电极因其制备简单、可扩展性强等优势而逐渐得到了广泛的关注，但较低的能量密度限制了它的进一步应用。为了提升LIG电极的电化学性能，首先研究了激光功率和扫描速度对PI膜碳化效果的影响。在此基础上，在PI膜表面喷涂RuCl₃晶体，通过飞秒激光直写技术制备指间距为20 μm的LIG/RuO₂复合电极，组装了超级电容器，并对电极微纳结构以及元素成分进行了表征分析。在10 mV/s的电压扫描速率下，LIG/RuO₂超级电容器的面积容量为4.9 mF/cm²，是LIG超级电容器的4.85倍，同时具有良好的能量密度(在0.1 mA/cm²的电流密度下为0.173 μW·h/cm²)。研究结果表明，飞秒激光直写技术可以实现LIG/RuO₂复合电极的灵活和可扩展制备，在微电子器件以及可穿戴电子设备领域有广阔的应用前景。

中性束离子源弧放电具有气体放电等离子体的非线性特性,工作时还会受到气体压强、外磁场、阴极状态等因素的影响,采用晶闸管相控调压技术的弧电源很难实现对这种大功率电弧的稳定的闭环控制.为此,提出了一种多相多重的大电流DC/DC变换器,具有响应速度快、电流上升时间短、电流纹波小等特点,大幅提高了离子源弧放电闭环控制的稳定性.设计了滤波电感能量回馈电路,弧电源可以根据中性束系统的需要使弧电流快速减小0%~100%(可调),然后根据控制信号迅速恢复正常弧电流输出,形成一个弧电流凹坑.电源还采用超级电容储能技术,使电源体积减小了2/3,电网容量小于10 kV·A.离子源放电时不会受到电网波动的影响,弧放电更加稳定.实验数据显示:该电源最大输出为220 kW/1500 A,电流纹波在1%以内,电流上升时间约100 μs,最大超调量小于3%,可以满足5 MW中性束离子源及系统的要求.

以三聚氰胺(M)、间苯二酚(R)和甲醛(F)为原料，经溶胶-凝胶法、超临界干燥和高温碳化制备了系列的氮掺杂碳气凝胶(NCAs)。X射线光电子能谱(XPS)分析表明,氮元素成功地引入到碳气凝胶中，并且可以通过调节三聚氰胺掺杂量来控制氮掺杂量; 扫描电子显微镜(SEM)和N2吸附测试显示出不同氮掺杂量的碳气凝胶的微观结构差异较大，随着氮含量的增加，比表面积有先减后增的趋势; 在6 mol/L KOH溶液中进行的恒流充放电和循环伏安测试表明，引入氮元素能够极大地改善碳气凝胶的电化学性能，最高比电容量达176 F·g-1，并且凝胶具有良好的电容特性和可逆性。

利用脉宽调制技术, 设计了一台为高功率微波源提供导引磁场的脉宽调制型励磁电源, 它可在励磁线圈中产生一定持续时间的准稳态强磁场。励磁电源的储能部分采用容量15 F、最高充电电压800 V的储能密度较高的超级电容器, 最大储能为4.8 MJ, 内阻小于0.25 Ω。在储能电容充电645 V的情况下, 对电感约为60 mH、电阻约0.40 Ω的励磁线圈进行了励磁实验, 获得了持续时间为1.9 s、幅值为900 A准稳态电流, 电流波动幅度为5%, 对应线圈中的最大轴向磁场为2.2 T。实验结果与理论计算基本一致, 表明所研制的励磁电源达到了设计要求。