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    合肥工業大學在多重刺激響應修復超級電容器研制領域取得重要進展

    2021-07-29 14:19:40 來源:未來網

      合肥工業大學化學與化工學院從懷萍教授課題組與中國科學技術大學俞書宏院士研究團隊合作,設計并研發了可在光、電、磁多重刺激響應下自修復的柔性可拉伸超級電容器。相關成果以“A multi-responsive healable supercapacitor”為題發表在《自然?通訊》上(Nat.Commun.2021,12,4297),論文的共同第一作者是青年教師秦海利副教授和碩士研究生劉萍。

      自修復能力廣泛存在于生物組織中,是自動修復內部或外部損傷而恢復其原有結構和功能的一種有吸引力的特征。隨著可穿戴儲能器件的快速發展,具有自愈合能力的柔性智能儲能器件受到廣泛關注。由于該類器件在高頻率大變形實際操作下容易發生機械損傷,造成器件結構破壞和電化學性能衰退,嚴重影響柔性器件在使用過程中的安全性和壽命。將自修復功能引入材料與器件體系,可保證器件在發生機械損傷時自動修復其結構和電化學性能,有利于延長整體電學器件的使用壽命,提升使用安全性。而開發可多重響應修復的電化學器件則有利于擴展器件的實際應用領域。

      為實現上述目標,研究團隊協同磁性組分、動態金屬配位作用和原位自由基聚合反應,合成了具有初始長度的2250%拉伸性以及快速光學、磁場響應修復能力的四氧化三鐵@金/聚丙烯酰胺凝膠。通過在凝膠框架中生長電活性聚吡咯作為電極,利用其與磁性凝膠電解質、銀納米線薄膜集流體之間的金屬配位作用,研發了具有整體器件構型,可實現光、電、磁響應修復的柔性可拉伸超級電容器。該超級電容器面電容值高達1264 mF/cm2,拉伸應變高達原長的1200%。在近紅外光、電流和交變磁場條件下,光熱、電熱和磁熱效應均可激發器件各層間動態配位鍵的界面重建,使其表現出高效的自修復行為,10次修復循環仍能恢復約90%的初始電容。該項研究工作中研發的多重響應修復型超級電容器有利于實現并滿足不同類型有源柔性電子器件的應用需求,在下一代電子產品中極具潛力。

      該研究工作得到了國家自然科學基金、中央高?;究蒲袠I務費專項資金、安徽省高校協同創新項目、安徽省自然科學基金、合肥大科學中心卓越用戶基金等項目的資助。(通訊員:合肥工業大學從懷萍)

    作者: 編輯:未來網新聞侯智

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