成果简介
机械可压缩能源装置是为柔性和便携式电子产品供电的最有希望的候选者之一，但在高压缩应变下，它们的性能稳定性通常有限。本文，同济大学陈涛教授团队在《J. Mater. Chem. A》期刊发表名为“Designing free-standing 3D lamellar/pillared RGO/CNTs aerogels with ultra-high conductivity and compressive strength for elastic energy devices”的论文，研究展示了一种具有高导电性和抗压强度的还原氧化石墨烯/碳纳米管（RGO/CNTs）复合气凝胶，用于高性能的弹性能量转换和存储设备。
通过简单的溶液方法将碳纳米管生长催化剂负载在RGO气凝胶中，然后通过化学气相沉积法在RGO层之间直接生长高度排列的碳纳米管阵列。层状RGO层之间的柱状CNT阵列为RGO/CNTs气凝胶提供了极高的电导率（214.7 S m−1）和抗压强度（73.6 kPa），优于先前报告的大多数结果。使用RGO/CNTs衍生的复合气凝胶作为电极， 得到的超级电容器不仅表现出高比电容（215.5 mF cm−3），但即使在 15 000 次重复压缩循环后，也表现出出色的压缩稳定性而不会降低性能。此外，基于RGO/CNTs衍生气凝胶的压电纳米发电机可以提供稳定的0.6 V压电电压和优异的稳定性。可以作为一个高效的平台，加载其他功能材料，用于其他具有高性能的弹性电子产品。
图文导读
图1、（a） 制备三维层状/柱状RGO/CNTs气凝胶及其复合材料的示意图。（b） 显示RGO/CNTs气凝胶轻量级的照片。(c) 基于RGO/CNTs/MnO2的不对称超级电容器的示意图。(d) 基于RGO/CNTs/ZnO的压电纳米发电机示意图。(e和f）RGO和RGO/CNTs气凝胶的有限元模拟（FES）。
图2、（a） RGO气凝胶的横截面SEM图像。（b和c）具有不同放大倍数的RGO/CNTs气凝胶的截面SEM图像。（d） 来自从RGO层生长的CNT阵列的顶视图的SEM图像。（e） 两侧的一层RGO生长的CNT的横截面SEM图像。（f） （e）中排列的CNT的SEM图像。（g和h）RGO/CNTs/MnO2复合气凝胶的俯视图（g）和横截面图（h）的SEM图像。（i） RGO/CNTs/MnO2的高放大率SEM图像
图3、RGO/CNTs气凝胶的电气和机械性能。
图3、 ASC的电化学和压缩性能
图4、（a） 基于RGO/CNTs/ZnO气凝胶的PENG示意图。（b和c）在80%的压缩应变下，RGO/CNTs/ZnO基PENG的输出电压（b）和电流（c）。（d和e）不同压缩应变下RGO/CNTs/ZnO基PENG的输出电压（d）和电流（e）。
小结
总之，我们报道了一种用于高性能储能和转换设备的独立式3D层状/柱状RGO/CNTs气凝胶。RGO层之间生长的高排列碳纳米管具有优异的导电性和力学性能，不仅可以赋予RGO/CNTs气凝胶在高压缩应变下优异的结构稳定性，而且可以在RGO层之间提供充足的电荷传输通道。这种独立的3D层状/柱状RGO/CNTs气凝胶也可以很容易地与其他活性材料一起功能化，用于其他具有高性能的可压缩电子产品。
文献：
https://doi.org/10.1039/D3TA01531A
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