我校化学与化工学院从怀萍教授课题组与中国科学技术大学俞书宏院士研究团队合作，设计并研发了可在光、电、磁多重刺激响应下自修复的柔性可拉伸超级电容器。相关成果以“A multi-responsive healable supercapacitor”为题发表在《自然‧通讯》上（Nat.Commun.2021,12,4297），论文的共同第一作者是青年教师秦海利副教授和硕士研究生刘萍。

自修复能力广泛存在于生物组织中，是自动修复内部或外部损伤而恢复其原有结构和功能的一种有吸引力的特征。随着可穿戴储能器件的快速发展，具有自愈合能力的柔性智能储能器件受到广泛关注。由于该类器件在高频率大变形实际操作下容易发生机械损伤，造成器件结构破坏和电化学性能衰退，严重影响柔性器件在使用过程中的安全性和寿命。将自修复功能引入材料与器件体系，可保证器件在发生机械损伤时自动修复其结构和电化学性能，有利于延长整体电学器件的使用寿命，提升使用安全性。而开发可多重响应修复的电化学器件则有利于扩展器件的实际应用领域。

为实现上述目标，研究团队协同磁性组分、动态金属配位作用和原位自由基聚合反应，合成了具有初始长度的2250%拉伸性以及快速光学、磁场响应修复能力的四氧化三铁@金/聚丙烯酰胺凝胶。通过在凝胶框架中生长电活性聚吡咯作为电极，利用其与磁性凝胶电解质、银纳米线薄膜集流体之间的金属配位作用，研发了具有整体器件构型，可实现光、电、磁响应修复的柔性可拉伸超级电容器。该超级电容器面电容值高达1264 mF/cm²，拉伸应变高达原长的1200%。在近红外光、电流和交变磁场条件下，光热、电热和磁热效应均可激发器件各层间动态配位键的界面重建，使其表现出高效的自修复行为，10次修复循环仍能恢复约90%的初始电容。该项研究工作中研发的多重响应修复型超级电容器有利于实现并满足不同类型有源柔性电子器件的应用需求，在下一代电子产品中极具潜力。

超级电容器多重响应自修复原理示意图

超级电容器多重响应自修复性能

该研究工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金、安徽省高校协同创新项目、安徽省自然科学基金、合肥大科学中心卓越用户基金等项目的资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-24568-w

（从怀萍/文 无/图 秦广龙/审核）

责任编辑：刘红平