高性能双网络木质离子导电水凝胶：用于超级电容器和敏感传感器

《Energy Technology》：High-Performance Dual-Network Wood-Based Ionic Conductive Hydrogel for Supercapacitors and Sensitive Sensors

利用木材脱 lignin 和碱处理构建天然离子通道的纤维素骨架，复合聚乙烯醇/聚丙烯酰胺双网络制备出导电水凝胶，兼具2.20 S·m?1离子电导率和2.06 MPa机械强度，成功应用于超级电容器和柔性传感器，60°弯曲下表现优异。

　　

摘要

木质纤维素骨架是通过脱木质素和碱处理获得的，这一过程不仅保留了木材原有的各向异性，还引入了天然存在的离子通道。所得到的纤维素骨架与聚（乙烯醇）/聚丙烯酰胺双网络结合，制备出了基于木材的双网络水凝胶。为了在保持优异机械性能的同时实现离子导电性，向体系中添加了硫酸钠离子溶液和甘油，最终获得了2.20?S?m^?1的导电率、2.06?MPa的拉伸强度以及13.6%的拉伸应变。这种基于木材的导电水凝胶被用作超级电容器的电解质。在不同扫描速率下，该超级电容器的比电容值表现出良好的稳定性。此外，这种水凝胶还可用于制造柔性传感器。这些传感器在不同弯曲角度下都能稳定地产生周期性信号，在60°弯曲时表现出特别的稳定性和灵敏度，因此非常适合模拟动态运动。本研究利用了木材的层次孔隙结构和双网络设计，开发出一种机械性能强且导电性优异的水凝胶。该材料在能量存储和柔性电子设备领域具有巨大应用潜力，为高性能系统的开发提供了一种有前景的策略。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。