目前，便攜式和可穿戴式電子設(shè)備的快速發(fā)展需要輕量化、小型化和高效率的能量存儲單元以及自供電系統(tǒng)。微型超級電容器（MSCs）作為新型的儲能器件具有功率密度高、循環(huán)壽命長、充放電速率快、容易集成到微納電子系統(tǒng)中作為電源等優(yōu)點，成為一種重要的能源存儲裝置。然而，微型超級電容器的基板和電極材料經(jīng)常受到來自外部的各種機械損傷，限制了器件的可靠性和穩(wěn)定性。自修復(fù)材料在過去的十年里蓬勃發(fā)展，其內(nèi)部或外部損傷可以自行修復(fù)。除了具有損傷后恢復(fù)結(jié)構(gòu)和機械性能的能力之外，功能恢復(fù)也是這些材料的特征。如何將自修復(fù)材料結(jié)合到器件中賦予微型超級電容器自修復(fù)功能，已經(jīng)成為相關(guān)研究領(lǐng)域的熱點。

    華中科技大學團隊開發(fā)了一種可自修復(fù)的MXene-石墨烯復(fù)合氣凝膠基3D微型超級電容器。他們制作出一種MXene-rGO復(fù)合氣凝膠，這種凝膠具有非常好的機械彈性，有助于提高電極的穩(wěn)定性。通過將自修復(fù)羧基化聚氨酯（PU）外殼進一步包裹在三維結(jié)構(gòu)的MXene-rGO復(fù)合氣凝膠電極表面，他們進一步制造出可自修復(fù)的三維微型超級電容器。

    研究結(jié)果表明，MXene-rGO氣凝膠在負載釋放后可以從約70%的壓縮狀態(tài)恢復(fù)到其原始體積。基于三維MXene-rGO氣凝膠的微型超級電容器在1 mV?s-1的掃描速率下具有34.6 mF?cm-2的面積電容，并且在15000次循環(huán)中電容保留率高達91%，具有出色的循環(huán)性能。這種三維微型超級電容器同時也表現(xiàn)出優(yōu)異的自修復(fù)能力，在第五次修復(fù)后保持81.7%的比電容。這種可自修復(fù)的三維微型超級電容器的制備提供了一種設(shè)計和制造下一代長壽命多功能電子器件的方法，以進一步滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。論文的第一作者是華中科技大學的博士研究生岳陽。這一成果近期發(fā)表在《ACS Nano》 上。

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責任編輯：殷鵬飛

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