复旦彭慧胜教授团队研发出可拉伸线状超级电容器

来源：  作者：秩名  发布：2013-12-16  点击：

　　日前，复旦大学高分子科学系和先进材料实验室彭慧胜教授团队通过设计一种新的旋转平移制备法，首次成功制备出可拉伸的线状超级电容器（图1），从而有效结合了高分子材料的弹性及碳纳米管的优异电学和机械性能。该项最新的研究工作在线发表在国际化学领域权威期刊《应用化学》（Angew.Chem.Int.Ed.）上。

图1

柔性便携设备是当今电子器件的主流发展方向，弹性是其必不可少的特性之一。目前有弹性的电子器件，如电化学超级电容器、锂离子电池、有机太阳能电池等都是在传统的平面状基底上实现的。便携式应用设备要求必须具有质量轻、体积小、效率高等特点，同时还得具有一定的弹性，研究工作极具挑战性。

　　近年来有许多制备线状微型器件的尝试。与平面状结构相比，线状结构具有质轻和可编织的优势。通常，同轴结构和缠绕结构的超级电容器在弯曲的条件下依然具有优异性能，但是它们没有弹性，而弹性在许多应用中至关重要。比如实际应用的电子纺织器件，如果不具有弹性则易断裂和破损。迄今为止，尚未有关于可拉伸高性能线状超级电容器的研究，这主要是受到电极材料的限制。

　　我校高分子科学系和先进材料实验室彭慧胜教授设计了一种旋转平移法，可有效结合高分子的弹性及碳纳米管的优异电学和机械性能，首次成功制备出可拉伸的线状超级电容器（图1）。这种电容器可弯曲、折叠和拉伸，且在拉伸75%的情况下能100%保持电容器的各项性能（图2）。这种线状电容器可进一步编织成各种形状的织物，并可集成于各种微型电子器件上，从而满足未来对于微型能源的需求。

图2

 

　　据悉，该项研究工作在线发表于《应用化学》（Angew.Chem.Int.Ed.）杂志后不久，该期刊专门以“超级可拉伸电子器件（Super-StretchyElectronics）”为题进行了专门的新闻发布。他们认为“人们迫切需要可穿着电子器件，为了实现电子织物的长期稳定工作，必然要求所有的元件是柔性的和可拉伸的。中国的研究人员现在发明了一种新型的（线状）超级电容器，完全满足了这个方向的要求。”

　　2013年12月5日，最新一期Nature杂志主刊，以研究亮点对我校彭慧胜教授发展的新型可拉伸线状超级电容器进行了报道，认为“可穿着电子器件要求各部件具有可拉伸性，但目前部分为平面结构。复旦大学彭慧胜等发展了高度可拉伸的纤维状超级电容器，然后编成织物（解决上述难题）”