自愈性对于超级电容器在为电子产品供电时提高其可靠性和寿命方面至关重要。然而，由于缺乏通用的自修复机制，其电容性能和智能性仍无法让人满意。
近日，合工大从怀萍教授，中科大俞书宏院士报道了将二硫键功能化的Fe3O4@Au纳米复合材料化学交联到聚合物网络中，制备了磁性Fe3O4@Au/聚丙烯酰胺（PAM）（MFP）水凝胶。
文章要点
1）研究人员首先通过在室温下水热合成的Fe3O4纳米球上原位还原Au纳米颗粒来制备Fe3O4@Au纳米复合材料。然后，为得到一种用于水凝胶聚合的交联剂，将二硫键末端的N,N‘-双(丙烯酰基)半胱胺（BACA）分子通过Au-SR键连接到Fe3O4@Au纳米球上，制备了Fe3O4@Au@BACA复合材料。随后，以Fe3O4@Au@BACA复合材料为交联剂，以过硫酸钾（KPS）为引发剂，N,N,N‘,N’-四甲基乙二胺（TEMED）为促进剂，通过丙烯酰胺单体自由基聚合制备了MFP水凝胶。
2）由于均质互连网络结构的有效能量耗散机制，MFP水凝胶表现出较强的力学性能，其伸长率为初始长度的2250%，并且具有很强的缺口不敏感性。此外，水凝胶具有显著的光热和磁热特性，使得所制备的水凝胶依赖于高密度的动态Au-SR配位键，具有快速的光学和可遥控的磁愈合性。
3）将聚吡咯（Ppy）纳米颗粒引入MFP网络中作为电极，并将两个MFP-PPy电极夹在MFP水凝胶电解质中，喷涂银纳米线（AgNW）薄膜作为集电器，组装成超级电容器样机。结果显示，Au、Ag-SR键的协同效应使超级电容器表现出最大的面电容（高达1264 mF cm−2）和破纪录的器件级延伸率1200%，因而在柔性和健康的超级电容器中成为性能表现最好的产品之一。令人印象深刻的是，这种超级电容器具有本质上的多响应愈合性能，分别在10个光、电和磁愈合周期内恢复了约90%的电容。
这些优异的性能和简单的器件组装过程使得所提出的超级电容器在下一代可穿戴和便携式电子产品中具有很强的竞争力。
参考文献
Qin, H., Liu, P., Chen, C. et al. A multi-responsive healable supercapacitor. Nat Commun 12, 4297 (2021).
DOI：10.1038/s41467-021-24568-w
https://doi.org/10.1038/s41467-021-24568-w
