當(dāng)前，小型類消費(fèi)電子產(chǎn)品的快速發(fā)展呼喚柔性和輕量化的電源開發(fā)，但常規(guī)電化學(xué)儲(chǔ)能材料或裝置通常難以融入柔性電子產(chǎn)品中，急切需要找到滿意的材料并設(shè)計(jì)開發(fā)新穎靈活的儲(chǔ)能材料。近日，我校材料科學(xué)與工程學(xué)院（生物質(zhì)材料科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）于海鵬教授研究團(tuán)隊(duì)提出一種纖維素與3,4-乙撐二氧噻吩（EDOT）的超分子組裝及原位聚合策略，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出多壁碳納米管增強(qiáng)型的纖維素/PEDOT:PSS復(fù)合膜電極材料，顯示了優(yōu)異的電化學(xué)性能。相關(guān)研究成果發(fā)表在《ACS Applied Materials & Interfaces》（DOI: 10.1021/acsami.7b01852）。
據(jù)論文第一作者趙大偉介紹，離子液體對(duì)纖維素和EDOT均具有很好的溶解性，二者可以在離子液體的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)均勻混合，并在其后再生成膜過程中發(fā)生超分子組裝形成分子鏈段和網(wǎng)絡(luò)骨架，誘導(dǎo)PEDOT:PSS的原位聚合和均勻成膜，能顯著改善PEDOT的成膜性、柔性和力學(xué)穩(wěn)定性。整個(gè)過程方法簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)效果好。在此基礎(chǔ)上，將碳納米管引入聚合物基質(zhì)中制備出柔性和高導(dǎo)電性的復(fù)合膜材料，具有電阻低、電解質(zhì)離子傳輸速率高的特點(diǎn)，在三電極測(cè)試體系中展現(xiàn)出全面優(yōu)異的電化學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性，以此為電極材料構(gòu)建的固態(tài)超級(jí)電容器中也展現(xiàn)出較高的比電容和能量密度。同時(shí)，無論電極材料還是超級(jí)電容器都具有高度的穩(wěn)定性，能夠在顯著變形或高溫條件下繼續(xù)工作，結(jié)構(gòu)完整性和電容性能不會(huì)發(fā)生明顯變化。總體而言，這項(xiàng)工作提供了一種離子液體處理纖維素作為分子介質(zhì)制備柔性和導(dǎo)電儲(chǔ)能膜的新策略。
研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、黑龍江省杰出青年科學(xué)基金和“萬人計(jì)劃”青年拔尖人才項(xiàng)目的支持。
