高性能超级电容器用海藻酸钠/聚丙烯酰胺双交联网络水凝胶的绿色构建与性能研究

为解决传统水凝胶电解质制备工艺复杂、成本高昂的问题，研究人员通过原位聚合法构建了海藻酸钠(SA)/聚丙烯酰胺(PAAm)双交联网络导电水凝胶。该材料具有229%断裂伸长率和642.5 mF/cm2面电容，500次弯曲后电容保持率达83.6%，为绿色能源存储领域提供了简易高效的解决方案。

　　

近年来，具有优异离子传输能力和机械性能的水凝胶电解质在超级电容器等储能器件中的应用发展迅猛。传统水凝胶制备往往面临工艺复杂、耗时昂贵等瓶颈。这项研究创新性地选用天然高分子材料海藻酸钠(sodium alginate)与常见聚合物聚丙烯酰胺(polyacrylamide, PAAm)，通过简便的原位聚合反应结合离子响应策略，成功制备出双交联网络导电水凝胶。

该水凝胶呈现丰富的多孔结构，为离子传输提供通道支撑，双交联网络赋予材料卓越的机械性能，断裂伸长率高达229%。基于该水凝胶的超级电容器展现出642.5 mF/cm²的超高面电容，在500.2 μW/cm²功率密度下能量密度达89.2 μWh/cm²。得益于优异的柔韧性和机械稳定性，器件在500次弯曲循环后仍保持83.6%的初始电容。实际应用中可驱动微型电子设备稳定运行，为绿色能源存储与可持续发展领域开辟了新型水凝胶材料的简易制备途径。