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中科院物理所皮膚型超級電容器研究中取得進(jìn)展

瀏覽: 發(fā)布日期:2016-12-27

近年來(lái),隨著(zhù)柔性可穿戴電子學(xué)的蓬勃發(fā)展,皮膚型電子器件的研究和制備已成為該領(lǐng)域的焦點(diǎn)之一。為了構筑一體化的電子系統,人們迫切需要一型的柔性、超薄、輕量化的皮膚型能量存儲裝置。超級電容器作為一種新型的儲能器件,引起了研究者們的廣泛關(guān)注,然而傳統的薄膜型超級電容器厚度一般在20μm以上,無(wú)法滿(mǎn)足柔性和皮膚電子學(xué)器件的實(shí)際要求。此外,該類(lèi)超級電容器多采用金屬集流極和襯底,由于集流極多為脆性材料,價(jià)格高昂,且器件必須依附襯底,無(wú)法實(shí)現大角度彎折,因此現有器件難以應用于柔性便攜電子學(xué),特別是皮膚電子學(xué)領(lǐng)域。

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗室(籌)先進(jìn)材料與結構分析實(shí)驗室“納米材料與介觀(guān)物理”研究小組,多年來(lái)一直致力于碳納米結構的制備、物性與應用基礎研究,近年來(lái)在碳納米材料基柔性?xún)δ芷骷I(lǐng)域取得了系列成果。最近,該課題組研究生欒平山、張楠、張強在中科院院士解思深、研究員周維亞的指導下,與南開(kāi)大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授牛志強等人合作研制出一種柔性、超薄、自支撐、高性能的皮膚型超級電容器。

他們利用直接生長(cháng)的碳納米管薄膜與PEDOT進(jìn)行復合,并對其負載量和電化學(xué)性能進(jìn)行優(yōu)化。得益于大量“Y型結”構成的連續網(wǎng)絡(luò )結構,該復合薄膜具有高達1600S/cm的電導率和300MPa的力學(xué)強度,有助于皮膚型器件的構筑。相對于其它薄膜器件,該皮膚型超級電容器在比電容量、功率密度、響應時(shí)間上均體現出顯著(zhù)優(yōu)勢,有望應用于柔性可穿戴電子學(xué)和皮膚電子學(xué)等領(lǐng)域。