石墨烯功能化聚丙烯酰胺水凝胶的热机械稳定性及其在高效储能系统中的电化学评估

本综述聚焦于氧化石墨烯（GO）增强聚丙烯酰胺（PAAm）水凝胶的合成与性能研究，通过原位自由基聚合法制备的复合材料展现出优异的柔韧性、导电性和电容特性（最高达6051 mF g?1）。研究通过FTIR、XRD、TGA、DMA、SEM等表征手段证实其结构稳定性，电化学测试（CV、GCD、EIS）揭示其混合电荷存储机制（b≈0.7）和低电荷转移电阻，能量密度达870.4 mWh kg?1，循环稳定性超过1000次后仍保持95.6%容量，为软电子器件提供新型储能材料解决方案。

　　

Highlight

材料 (Materials)

石墨粉末、硝酸钠、海藻酸钠、丙烯酰胺、高锰酸钾、过氧化氢、盐酸、亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、去离子水、甘油、氯化钾和铁氰化钾均购自Sigma-Aldrich。所有化学品均为分析纯，无需进一步纯化。

氧化石墨烯的合成 (Synthesis of graphene oxide)

采用改进的Hummer法合成氧化石墨烯，方法参照本课题组先前报道[11]。简要流程如下：石墨...

溶胀测量 (Swelling measurements)

水凝胶的溶胀比反映其吸收和保持水分的能力，这对维持结构完整性和功能性能至关重要。它直接影响离子电导率、扩散模式、机械强度、柔韧性和稳定性等。聚丙烯酰胺水凝胶因其酰胺官能团（-NH₂）与水分子形成氢键而显著亲水。当水凝胶浸入...

结论 (Conclusion)

本研究合成了采用二元和单一溶剂体系的氧化石墨烯增强聚丙烯酰胺复合材料。FTIR和XRD图谱证实了相应水凝胶材料的成功合成。SEM结果显示合成复合材料具有异质表面形貌。氧化石墨烯增强复合水凝胶表现出改善的热机械性能，如优异的热稳定性（约400°C）以及≥500 MPa的储能模量，表明更好的...