东南大学章炜 ǀ Progress in Polymer Science：基于导电水凝胶的柔性储能系统

【引言】

可穿戴设备、软体机器人以及可折叠显示等柔性电子产品受到了广泛的关注，开发与之匹配的柔性储能器件成为当前学术界和产业界的研究热点。导电水凝胶结合了导电高分子的电化学性能与水凝胶的柔软特性，具有大比表面积，出色的电子传输与离子传输能力，是构筑柔性电极的理想材料。

【成果简介】

近日，东南大学材料学院的章炜副教授（一作，共同通讯）、冯攀博士、陈坚教授（共同通讯）、孙正明教授（共同通讯）与加拿大滑铁卢大学赵博欣教授合作在Progress in Polymer Science上发表了题为Electrically conductive hydrogels for flexible energy storage systems的综述论文（https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2018.09.001）。该文首先论述了纳米结构导电水凝胶的合成与功能化策略及其独特的物理与化学特性。根据高分子水凝胶网络以及导电填充物的种类，导电水凝胶的合成方法主要包括交联聚合物链或单体以构建三维纳米结构的聚合物链网络。其次介绍了导电水凝胶材料中的渗流理论。最后从导电凝胶材料结构化和功能化的角度系统地梳理了纳米结构功能化水凝胶在能量存储方面（锂离子电池和超级电容器）的最新研究进展，并指出了该领域的挑战和机遇。

【图文导读】

图一：导电水凝胶在太阳能薄膜，超级电容器，环境响应系统，电子皮肤，二次电池，生物载药领域都展现出广阔的应用前景

图二：导电水凝胶的构筑方法

（1）由导电材料悬浮液形成水凝胶；（2）在预制的水凝胶基质中聚合；（3）通过掺杂剂分子交联导电聚合物；（4）通过超分子相互作用自组装石墨烯水凝胶。

图三：导电水凝胶中的渗流理论

（1）导电水凝胶的三个不同电导区域与导电填料的关系；（2）导电填料在水凝胶三维网络中分散的概念图。

【小结】

本综述汇集了最先进的水凝胶材料和柔性储能的应用进展，重点介绍了柔性锂离子电池和超级电容器。从材料设计的角度，导电，柔软和机械性能稳定的导电水凝胶材料是构筑柔性电子器件的理想平台。

本文由东南大学孙正明教授团队供稿，材料人编辑部Alisa编辑整理。

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