從合肥工業(yè)大學(xué)獲悉，該?？蒲袌F隊近日成功制備出一種高強度、自支撐、超薄透明的石墨烯薄膜，并成功將該薄膜組裝為全固態(tài)柔性超級電容器，為下一代柔性電子器件的研發(fā)開辟了新的路徑。其相關(guān)成果4月12日發(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)刊物《化學(xué)》上。

全固態(tài)柔性超級電容器可為可穿戴電子設(shè)備提供安全高效的電源，是新一代柔性電子器件的關(guān)鍵設(shè)備。石墨烯作為一種單原子層厚度的二維晶體，兼具優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)等性能，是此類新型儲能器件的理想材料。然而，由于石墨烯納米片之間界面作用較弱，且缺少有效的組裝方法，研發(fā)具有超薄、透明、自支撐的石墨烯薄膜并用作全固態(tài)柔性超級電容器仍面臨巨大挑戰(zhàn)。針對這一難題，該?；瘜W(xué)與化工學(xué)院從懷萍教授科研團隊與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、南京大學(xué)等單位合作，通過設(shè)計優(yōu)化組裝體微納結(jié)構(gòu)和增強界面作用力相結(jié)合策略，采用宏觀尺度納米組裝技術(shù)，實現(xiàn)了這一新型等級結(jié)構(gòu)的先進材料的制備。

據(jù)介紹，該薄膜僅由兩層氧化石墨烯單層膜組成，厚度僅為22納米，無需輔助材料即可實現(xiàn)自支撐，并可通過增減單層膜層數(shù)實現(xiàn)厚度和性能的可控調(diào)節(jié)。同時，該薄膜橫向尺寸達(dá)厘米級，具備可裁剪性和優(yōu)異的拉伸性，且對強酸強堿高度兼容。實驗結(jié)果表明，該新型薄膜在可見光550納米處透光率高達(dá)84.6%，經(jīng)過原位還原后仍然保持優(yōu)異的機械性能及光學(xué)性能。石墨烯薄膜電阻僅有420方阻。由該薄膜組裝而成的全固態(tài)柔性超級電容器具有較高的體積電容值、良好的電機械穩(wěn)定性，展現(xiàn)了優(yōu)異的超級電容器性能。在循環(huán)充放電7500圈后，該薄膜電容值保留高達(dá)91.4%。

關(guān)鍵詞:光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)