Advanced Electronic Materials: 超薄PEDOT:PSS/rGO气凝胶作为胶带式自愈合电极用于电化学机理的空间电场传感器

近年来,智能电子设备以其显著的多功能特点吸引了越来越多的关注。储能是智能设备的供电模块中必不可少的一部分。在不断地研发过程中,储能装置逐渐耦合了很多有趣的功能,如自愈性、抗振动性和传感器。在未来的智能电化学储能中,这几种具有吸引力的功能都有很好的前景。然而,如何通过简单的制备工艺来实现高稳定耦合性能的器件仍然是一个挑战。

中国安徽大学电子信息工程学院曾玮课题组针对这一问题利用PEDOT:PSS和rGO气凝胶构建了超薄三维气凝胶结构(P-rGOA),并通过简单的转移方法在基板上形成了智能电极。电极具有超薄气凝胶结构,可与基体紧密结合,同时具有良好的电化学、抗振动和自愈性能。利用对称P-rGOA电极可作为灵敏探测空间电场的传感器。相关结果发表在Advanced Electronic Materials(DOI:10.1002/aelm.201900637)上。

由于PEDOT:PSS的自愈特性以及石墨烯的三维结构的复合结构使得电极具有多功能性。该研究团队利用简单的转移法制备出兼容性较高的电极可贴附在光滑甚至粗糙的基体上,并且在几千次振动测试下保持性能。在刀片损伤的区域经过水蒸气处理有一个较高响应的电流自愈性能。在空间电场的作用下气凝胶凸起的纳米结构周围的电解液离子浓度较大,使得内部形成复合电流,从而外部形成响应电流,可以检测强度为1100 ~ 19000 V m-1的空间电场。这表明基于P-rGOA的器件可以作为集自愈和传感器功能于一体的智能电化学储能器件。