2017年1月23日,美国化学学会旗下著名期刊ACS Nano在线发表了高义华教授团队的最新研究成果:《石墨烯基纤维弹簧高度可拉伸和自修复超级电容器》(Highly Stretchable and Self-Healable Supercapacitor with Reduced Graphene Oxide Based Fiber Springs)。
随着便携,可穿戴电子器件大规模应用,超级电容器作为能源供应单元尤为重要。然而,超级电容器在实际应用中由于受到机械变形和损伤导致其性能损毁,所以,超级电容器具有可拉伸性和自修复性至关重要。
目前可拉伸超级电容器的电极一般需要额外可拉伸基底以保证整体优良机械性能,但是,额外基底增加了器件的质量和体积,导致其性能下降,最棘手的是额外基底使超级电容器其它功能性集成更加困难。因此,采用本征可拉伸的还原石墨烯基纤维弹簧作为可拉伸电极(不需要额外基底),自修复聚氨酯作为保护壳,赋予超级电容器可拉伸和自修复性功能。
研究表明,采用自修复聚氨酯包裹的还原石墨烯基纤维弹簧超级电容器具有优良的可拉伸性(拉伸100%,电容保存82.4%)和自修复性(自修复3次,电容保存54.2%)。将修复后的超级电容器驱动钙钛矿纳米线光探测器,其性能没有明显衰减。该工作提供了一种制备多功能超级电容器和下一代多功能电子器件的方法,甚至是一种延长可拉伸电子器件寿命以满足可持续性需求的途径。
该工作得到了国家自然科学基金项目资助。
论文链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.6b08262