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資訊頻道文章來源：中國科學技術大學
近日，中國科學技術大學化學與材料科學學院教授馬明明課題組設計了一種由導電聚苯胺和聚乙烯醇通過動態(tài)化學鍵交聯(lián)形成的高強度超分子水凝膠，并將其作為電極材料制備了具有高比容量和穩(wěn)定性的柔性全固態(tài)超級電容器。該成果在線發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.（DOI: 10.1002/anie.201603417）上。論文的第一作者是課題組博士生李灣灣。
具有電化學活性的水凝膠有望成為柔性儲能材料，在柔性電子器件領域有廣泛的應用前景。但現(xiàn)有的電活性水凝膠的力學性能和穩(wěn)定性較差，難以滿足柔性超級電容器對電極材料的要求。因此，設計發(fā)展具有優(yōu)良的力學性能和穩(wěn)定性的電活性水凝膠材料具有重要的應用價值。
針對這一目標，馬明明課題組運用超分子結(jié)構(gòu)設計的原理，用硼酸酯鍵將剛性的聚苯胺和柔性的聚乙烯醇在分子水平上進行自組裝，形成具有三維動態(tài)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的高強度電活性超分子水凝膠。該水凝膠的拉伸強度達到5.3 MPa，斷裂伸長率達到250%，在0.5 A/g的電流密度下，比電容值達到928 F/g，1000次充放電后的比電容保持率達到90%。該水凝膠的力學性能、電化學活性和穩(wěn)定性均大幅度超過現(xiàn)有的電活性水凝膠。將該水凝膠作為電極材料組裝成柔性全固態(tài)超級電容器，在0.25 A/g的電流密度下實現(xiàn)了153 F/g的比容量，1000次折疊后的比電容保持率達到100%，室溫存放7周后的比電容保持率達到93%。這一工作為設計新型柔性能量存儲器件提供了新思路。
該研究得到了國家自然科學基金和中組部青年千人計劃的資助。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號