基于CNF/CNT复合水凝胶3D打印高强度、可拉伸超级电容器的制备及性能研究

作     者：刘维怡 陈守创 李雪超 秦海利 

作者机构：合肥工业大学化学与化工学院 

出 版 物：《现代化工》 (Modern Chemical Industry)

年 卷 期：2024年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：中央高校基本科研业务费专项资金(JZ2021HGPA0064) 

主　　题：3D打印 水凝胶 聚吡咯 超级电容器 高性能 

摘      要：利用纤维素纳米纤维（CNFs）作流变改性剂，基于CNFs和碳纳米管（CNTs）之间有效的物理缠结作用，协同原位自由基聚合反应成功合成水凝胶油墨CNF/CNT-PAM。进一步通过原位聚合引入电化学活性聚吡咯纳米颗粒，利用有效的三维结构模型设计成功制备了“三明治结构的3D打印柔性超级电容器，并对电极凝胶的流变性能和机械性能进行测试。结果表明，凝胶墨水具有优异的剪切稀变能力且适用于直接墨水书写（DIW）打印，打印的结构材料可以实现 1927% 的高拉伸性。再对所打印的柔性超级电容器电化学性能和机械性能进行系统性分析，器件的面积电容达到265 mF/cm2，在10000次循环中电容保持率为 94.5% ，拥有2.23 MPa的高强度和1556%的高拉伸性，未来能够应用于柔性电子器件领域。