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石墨烯材料制成可拉伸超級電容器

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水凝膠是通過化學(xué)或物理交聯(lián)而形成的含有大量水的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)材料。近年來，導(dǎo)電聚合物水凝膠由于其特殊的三維網(wǎng)絡(luò)納米結(jié)構(gòu)和良好的導(dǎo)電性，引起了人們極大的興趣，并已被應(yīng)用于傳感器、電容器、制動器、人造肌肉等領(lǐng)域。目前，這類材料存在的一個明顯問題就是其機械強度較低，遠遠不能滿足實際應(yīng)用的需要。尤其是將其用于具有一定機械強度的輕型柔性器件，如平面型電極，仍然具有很大的挑戰(zhàn)性。

為解決這一問題，一個較好的方案是加入氧化石墨烯來增強導(dǎo)電聚合物水凝膠的機械性能。近日，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校余桂華教授和四川大學(xué)肖丹教授研究團隊在Adv.Mater.上發(fā)表的文章中，報告了采用氧化石墨烯和CPHs，通過自組裝方法制成的具有大分子相互連接的3D石墨烯/納米結(jié)構(gòu)導(dǎo)電聚合物水凝膠的方法。

基于自組裝方法制備PANI/GO混合水凝膠

PANI/rGO纖維的形態(tài)

所制備的3D PANI/ rGO雜化水凝膠，由于PANI / GO雜化水凝膠中GO、PANI和PA之間存在很強的分子間相互作用，包括靜電相互作用、氫鍵效應(yīng)和π-π堆疊，展現(xiàn)出均勻的互連性和優(yōu)異的機械性能，從而有效地減少了成形及還原過程中的團聚。基于PANI/rGO纖維和聚乙烯醇（PVA）/H2SO4凝膠電解質(zhì)的全水凝膠狀超級電容器具有出色的柔韌性、可塑性以及優(yōu)異的電化學(xué)性能，且可以實現(xiàn)高達約40％的應(yīng)變，提供8.80mWh/cm3的體積能量密度（功率密度為30.77mW/cm3），優(yōu)于之前報道的許多纖維狀超級電容器。