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可穿戴柔性超级电容器用强韧、自修复、抗冻的三角色铁氰化钾氧化还原凝胶聚合物电解质

Science China Materials 2023年第5期66卷 1779-1792页

作者：杨佳王梦晓陈涛于翔秦刚方潇焓苏晓翔陈强 Henan Key Laboratory of Materials on Deep-Earth Engineering Henan Polytechnic UniversityJiaozuo 454003China College of Materials Engineering Henan University of EngineeringZhengzhou 451191China School of Materials Science and Engineering Henan Polytechnic UniversityJiaozuo 454003China School of Materials Science and Engineering Tongji UniversityShanghai 200092China Do-Fluoride New Materials Co. Ltd.Jiaozuo 454191China Wenzhou Institute University of Chinese Academy of SciencesWenzhou 352001China

超级电容器的韧性、自修复和高比电容对于柔性和可穿戴电子设备具有重要的实用价值.为此,我们制备了一种新型的聚乙烯醇-海藻酸钠-铁氰化钾-硫酸钠多功能凝胶聚合物电解质.其中铁氰化钾起到了三角色作用,包括载流子供体、离子交联剂和... 详细信息

超级电容器的韧性、自修复和高比电容对于柔性和可穿戴电子设备具有重要的实用价值.为此,我们制备了一种新型的聚乙烯醇-海藻酸钠-铁氰化钾-硫酸钠多功能凝胶聚合物电解质.其中铁氰化钾起到了三角色作用,包括载流子供体、离子交联剂和氧化还原活性剂,有效地缓解了凝胶聚合物电解质通常存在的电导率与机械性能间的矛盾.此外,由于铁氰化钾的氧化还原反应提供了赝电容,组装的超级电容器具有很高的电极比电容和能量密度.该超级电容器还表现出优异的弯曲、拉伸、自修复和抗冻能力.因而,制备的凝胶聚合物电解质和超级电容器在复杂使用条件下的柔性和可穿戴电子设备中具有广阔的应用前景.

关键词： gel polymer electrolyte self-healability anti-freezing redox-activity flexible supercapacitor

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Converting a Dilute Slurry of Hollow Tube-like Papermaking Fibers into Dynamic Hydrogels

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Journal of Bioresources and Bioproducts 2019年第4期4卷 214-221页

作者： Zhongfei YUAN Hongjia LIN Xueren QIAN Jing SHEN Key Laboratory of Bio-based Material Science and Technology of Ministry of Education Northeast Forestry UniversityHarbin 150040China

Commercially,assembly-directed packing of hollow tube-like papermaking fibers with widths of roughly 10–50μm)into sustainable microfibrous bioassemblies(i.e.,paper-based products)starts with a dilute fiber slurry.In this process,a huge amount of water is required to disperse and transport fibers,which also facilitates colloidal interactions and formation of interfiber bonds.To form bioassemblies in their dry states,unit operations associated with dewatering and drying are routine practices,and treatment of the generated wastewater is a necessity.We herein present a facile,easily scalable concept of converting fiber slurry into dynamic hydrogels by using chemical additives(similar to papermaking wet-end additives),but without water removal.We used a typical group of additives as an example in an attempt to demonstrate the applicability of the concept.With boron-based dynamic chemistry as a key theoretical foundation,the combination of crosslinking and hydrogen bonding can lead to the formation of phase-reversible,self-healable,and stretchable hydrogels.Essentially,the characteristics of hydrogels are facilely tunable,and process parameters such as polymer dosage are rather critical.It is worth noting that fibers can act as a structural skeleton or mechanical support for tailorable design of hydrogels.The concept demonstrated in this study provides insights into value-added utilization of mass-producible biopolymeric fibers in accordance with existing industrial facilities.Fiber-based hydrogels would find use in diversified applications:toys,3D/4D printing materials,soft robots,drug delivery systems,among others.

关键词： papermaking fibers colloidal interactions dynamic hydrogels self-healability value-added applications

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