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  清華大學化工系謝續明課題組在超強、高拉伸水凝膠材料研究上獲重要進展，最近和香港城市大學合作使用該凝膠作為固態電解質制備了可自修復、高拉伸的柔性超級電容器，相關研究成果聯合發表在《自然·通訊》期刊上。

  化工系博士生鐘鳴為論文共同第一作者，清華大學化工系謝續明教授和香港城市大學物理與材料科學系支春義助理教授為共同通訊作者。所制備的柔性超級電容器可以拉伸6倍，卸載后完全回復；且切斷后重新對接可以完全自修復，性能得以完整保持。該柔性器件作為電子可穿戴物、電子皮膚等具有重要潛在應用。

可自修復柔性超級電容器構筑架構示意圖

a.納米硅球-聚丙烯酸凝膠為電解質和聚吡咯-碳納米管紙為電極的超級電容器。

b.超級電容器的切斷和和修復。

c. 超拉伸超級電容器

  高分子水凝膠材料在醫療衛生、生物醫用、藥物緩釋、柔性傳感等領域有著重要應用。但通常化學合成的水凝膠由于網絡的不均一性，其力學性能和尤其強度一般很弱，制約了其實際應用。謝續明課題組經過多年的思考和實踐，提出了一種借助納米材料制備高強水凝膠的新方法：以納米刷作為凝膠因子，一步法簡潔地構筑了具有多層級交聯點的單網絡納米復合物理水凝膠。由于在拉伸作用下凝膠中不同層級交聯鍵可以通過逐次破壞耗散能量，之后可逆物理鍵的再結合會導致網絡均化，使其拉伸強度為通常化學交聯水凝膠的數十至百倍，拉伸高達40倍，且切斷后可以在自然狀態下接觸修復。他們的系列工作最近發表在J Mater. Chem.,B以及Soft Matter等期刊上。

由高強高拉伸高分子水凝膠構筑的柔性超級電容器在拉伸時的比電容增幅。

  該項目獲得國家自然科學基金及清華大學自主科研基金資助。