【摘 要】
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在实际应用过程中,柔性超级电容器在没有外力的作用下,无法长久的固定为特殊形状。形状记忆聚合物作为一种可以固定临时形状,又可以在特殊刺激条件下转变为原始形状的智能材料,可以满足这一需求。因此我们制备了一种具有形状记忆功能的超级电容器,以弥补传统柔性超级电容器的不足。如何抑制形状回复率的衰减以及减小形变对电化学稳定性的影响是该领域的两个问题。本文以聚乙烯醇（PVA）为初始材料,通过向PVA中引入特殊弱
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在实际应用过程中,柔性超级电容器在没有外力的作用下,无法长久的固定为特殊形状。形状记忆聚合物作为一种可以固定临时形状,又可以在特殊刺激条件下转变为原始形状的智能材料,可以满足这一需求。因此我们制备了一种具有形状记忆功能的超级电容器,以弥补传统柔性超级电容器的不足。如何抑制形状回复率的衰减以及减小形变对电化学稳定性的影响是该领域的两个问题。本文以聚乙烯醇（PVA）为初始材料,通过向PVA中引入特殊弱相互作用的方式,增强PVA链段之间的相互作用,制备了形状记忆聚合物外壳和凝胶电解质,组装了超级电容器,实现了形状可控编辑和形变前后电化学性能的稳定。首先针对PVA形状回复率衰减严重的问题,通过增强链段之间相互作用的方式,抑制链段之间的过度滑移,提升了形状回复率。采用共混的方式向PVA中引入聚丙烯酰胺（PAM）,利用PAM中的氨基与PVA中的羟基之间的氢键作用增强了PVA链段之间的相互作用,制备了一种PVA/PAM复合膜。对折后的PVA/PAM复合膜在65℃下,120 s内就可以回复到原始形状。复合膜经过15次形变/回复循环后,形状回复率约为95.70%。为了避免超级电容器形变过程中发生漏液,本文制备了一种凝胶电解质PVA-TA/KCl,离子电导率约为21 m S cm-1。以复合膜为外壳,活性炭膜为电极,PVA-TA/KCl凝胶为电解质,组装了具有形状记忆功能的超级电容器。在1 A g-1的电流密度下,8000次充放电循环后容量保持率为97.08%。超级电容器在一次形变/回复过程中电化学性能几乎没有变化,10次形状/回复循环后容量保持率仍接近96.87%。为了使超级电容器不借助外部封装材料就可以实现形状记忆功能,以PVA与三聚氰胺（MA）间的氢键相互作用和PVA结晶为物理交联,Li Cl为电解质盐,制备了一种凝胶电解质PVA-MA/Li Cl。氢键相互作用有效提升凝胶的形状回复率,PVA结晶可以固定临时形状,因此凝胶电解质展现出了良好的形状回复率和形状固定率。以活性炭为电极,导电碳布为集流体,组装超级电容器。在1 A g-1的电流密度下,20000次循环后容量保持率约为99.32%。超级电容器在一次形变/回复过程中电化学性能几乎没有变化,10次形状/回复循环后容量保持率仍接近95.66%。形状记忆超级电容器在形变/回复循环中保持了稳定的电化学性能。
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