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  日前，同濟大學陳濤教授課題組在Nature Communications上發表了題為“Ultrastretchable and superior healable supercapacitors based on a double cross-linked hydrogel electrolyte”的研究論文。論文報道了一種基于新型高分子復合水凝膠的超級電容器，該電容器不僅具有超高的可拉伸性，還能夠在紅外光照或加熱條件下實現快速修復，且具有較高的容量保持率。該論文通訊作者是陳濤教授，第一作者是化學科學與工程學院2016級博士生李惠麗。

  具有抗拉伸、可修復的柔性、智能、可穿戴電子產品的出現，傳統的剛性、塊狀電池顯然難以滿足上述電子器件的需求，亟需開發與之相匹配的可修復、抗機械力破壞的能量儲存器件。盡管之前已有可修復且可拉伸的超級電容器的相關報道，但是它們的修復性能較差，并且能夠承受的斷裂/修復循環次數較少，主要是因為構成超級電容器的電極材料和凝膠電解質的可修復性能較差。對于凝膠電解質而言，目前普遍采用的聚乙烯醇基凝膠電解質本身并不具有可修復性和拉伸性能，而具有三維網絡交聯結構的高分子水凝膠則可以通過功能化賦予其較高的離子電導率、可修復行和可拉伸性能，有望實現具有超高可拉伸性、可愈合的多功能超級電容器。

  基于上述考慮，陳濤教授課題組以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）和N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAEMA）為單體、以鋰藻土（Laponite）和氧化石墨烯（GO）為雙重交聯劑，通過簡單的自由基共聚反應合成了雙重交聯的聚-(AMPS-co-DMAEMA)/Laponite/GO高分子復合水凝膠，并通過改變聚合體系中單體、交聯劑等的含量對高分子復合水凝膠的力學性能、離子導電性及可修復性進行了系統調控。以該高分子復合水凝膠取代傳統的聚乙烯醇基凝膠電解質、以碳納米管或其復合膜作為電極材料，通過預拉伸水凝膠電解質，構筑了雙電極體系的超級電容器器件。

  上述方法所制備的超級電容器表現出超高的可拉伸性，在被拉伸至初始長度的10倍時，器件的容量僅衰減13%；同時，被切斷的超級電容器在紅外光（波長808 nm）及加熱（80 ℃）兩種條件下均能進行修復，器件被切斷/愈合15-20次，其容量保持率依然在90%以上，表現出優異的可修復性。值得一提的是，被切斷/修復后的超級電容器不僅能保持其電化學性能，還能保持其超高的可拉伸性能（900%），且被拉伸900%時其容量僅僅衰減15%左右。高分子水凝膠具有柔性好、制備工藝簡單、易功能化設計等特點，在柔性、智能、可穿戴能量儲存或轉換器件領域具有廣闊的應用空間。

  該工作得到了國家自然科學基金、上海市教委、上海市科委、上海市委組織部、中央高校基本業務費和同濟大學基金等項目的支持。

  論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-08320-z