聚合物薄膜原位金属图形化生长技术及其应用研究

3通过引入石墨烯防腐蚀技术，极大的提升了无电镀镍电极的化学稳定性，并制备出了具有高机械稳定性和高化学稳定性的G0超级电容器，从而解决了无电镀镍金属电极难以应用于电化学领域的问题。研究结果表明，本文所使用的GO纳米片在作为GO超级电容器的活性材料的同时，也实现了对所使用的无电镀镍集流体的抗腐蚀防护作用。所制备的rGO超级电容器具有超高的化学稳定性，在经过13000次的CV循环后依I旧保持着96.7%的电容值。4利用无电镀金属层的特点，结合硬质掩模压印工艺，首创了基于界面仿生结构的高性能柔性微型超级电容器。由于无电镀金属具有较高的延展性，可以通过硬质掩模压印的方式，在无电镀金属表面制备出3D的微纳结构。本文通过该方法在超级电容器的无电镀集流体/活性材料界面之间引入了双重仿生结构。所制备的具有仿生结构界面的超级电容器的机械性能和电化学性能都得到了优化。尤其是，双层仿生结构的界面调控作用使得水系对称超级电容器的电势窗口提从1.2V提高到了1.6V。这极大的增加了所制备的水系对称超级电容器的能量密度。5.发展了基于纤维素衬底的吸附沉积法Nⅵ种子层制备技术。首次将环保型的无电镀金属图形化技术转移至纸基村底上，并制备出了具有高电导能力、高柔性金属化纸电极和高化学稳定性的纸基超级电容器。基于聚酰亚胺衬底的离子交换法原位金属制备技术的核心在于表面改性后的PI衬底是可以容纳大量金属离子的离子载体。研究表明，具有多孔特性和亲水特性的纤维素纸也可以作为金属离子的载体。因而可以采用与离子交换法相同的处理模式，在纤维素纸衬底上制备环保型的无电镀金属层。本文通过基于纤维素衬底的吸附沉积原理，在多种的纤维素纸基衬底上制备出了具有高无电镀活性的N种子层，进而制备出了高性能的纸基无电镀金属电极。除此之外，还结合了ICM打印掩模法，解决了大规模制备纸基图形化金属电极的问题，并制备出了高化学稳定性的纸基超级电容器。关键词：离子交换，原位金属生长，金属图形化，聚酰亚胺，纤维素纸，柔性传感器，柔性加热器，柔性超级电容器。