水凝膠是通過化學或物理交聯(lián)而形成的含有大量水的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)材料。近年來，導電聚合物水凝膠（CPHs）由于其特殊的三維網(wǎng)絡(luò)納米結(jié)構(gòu)和良好的導電性，引起了人們極大的興趣，并已被應(yīng)用于傳感器、電容器、制動器、人造肌肉等領(lǐng)域。目前，這類材料存在的一個明顯問題就是其機械強度較低，遠遠不能滿足實際應(yīng)用的需要。尤其是將其用于具有一定機械強度的輕型柔性器件，如平面型電極，仍然具有很大的挑戰(zhàn)性。

為解決這一問題，一個較好的方案是加入氧化石墨烯來增強導電聚合物水凝膠的機械性能。近日，德克薩斯大學奧斯汀分校余桂華教授和四川大學肖丹教授研究團隊在Adv.Mater.上發(fā)表的文章中，報告了采用氧化石墨烯（GO）和CPHs，通過自組裝方法制成的具有大分子相互連接的3D石墨烯/納米結(jié)構(gòu)導電聚合物水凝膠的方法。

PANI/rGO纖維的形態(tài)

所制備的3DPANI/rGO雜化水凝膠，由于PANI/GO雜化水凝膠中GO、PANI和PA之間存在很強的分子間相互作用，包括靜電相互作用、氫鍵效應(yīng)和π-π堆疊，展現(xiàn)出均勻的互連性和優(yōu)異的機械性能，從而有效地減少了成形及還原過程中的團聚。基于PANI/rGO纖維和聚乙烯醇（PVA）/H2SO4凝膠電解質(zhì)的全水凝膠狀超級電容器具有出色的柔韌性、可塑性以及優(yōu)異的電化學性能，且可以實現(xiàn)高達約40％的應(yīng)變，提供8.80mWh/cm3的體積能量密度（功率密度為30.77mW/cm3），優(yōu)于之前報道的許多纖維狀超級電容器。

組裝的全水凝膠狀電池實際應(yīng)用

這種全凝膠態(tài)超級電容器不僅有極大的體積能量密度，還顯示出優(yōu)異的機械靈活性和耐用性，可以制成儲能紗線，有望成為為下一代可穿戴和便攜式電子設(shè)備提供動力的一種新材料。