些在技术人员看来，不偏离本发明构思的非实质性增加和改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改换或替换，均属于本发明保护范围。
[0030](1)制备取向碳纳米管阵列。
[0031]通过电子束蒸发镀膜仪在硅片上沉积一层结构为Al203/Fe的催化剂，其中A1203的厚度为3 nm，Fe的厚度为1.2 nm。通过化学气相沉积法，用氩气作为载气，乙烯作为碳源，氢气作为还原剂，在预先镀有催化剂的硅片上合成高度取向的碳纳米管阵列。其中氩气气体流量为400 seem,乙烯气体流量为90 seem,氢气气体流量为60 seem。反应温度为740°C，反应时间为10 min。其扫描电镜图如图4所示，从图中可以观察到，碳纳米管高度取向并紧密的长在一起。
[0032](2)制备氮掺杂取向碳纳米管阵列。
[0033]通过化学气相沉积法，用氩气作为载气，乙腈作为碳和氮源，氢气作为还原剂，在上述制备的取向碳纳米管阵列上进一步生长氮掺杂石墨烯层，得到氮掺杂取向碳纳米管阵列。其中氩气气体流量为110 seem,乙腈气体流量为40 seem,氢气气体流量为10 seem。反应温度为1060°C，反应时间为20 min。其中，氮掺杂取向碳纳米管的透射电子显微镜图如图5所示，从图中可以看出，该氮掺杂取向碳纳米管的管壁直径可以从几纳米增大到几十到几百纳米。
[0034](3)制备氮掺杂取向碳纳米管阵列/聚氨酯复合膜。
[0035]将聚氨酯切片以质量分数20%溶于N，N_二甲基甲酰胺中，强力搅拌24h，得到聚氨酯溶液。将所得到的聚氨酯溶液滴涂在步骤(1)制备的氮掺杂取向碳纳米管阵列表面，真空抽气5 min。自然干燥后将其从基底上剥离得到氮掺杂取向碳纳米管/聚氨酯复合膜。其光学照片如图6所示。
[0036](4)组装可拉伸超级电容器。
[0037]在氮掺杂取向碳纳米管阵列/聚氨酯复合膜的氮掺杂取向碳纳米管一侧的表面涂覆一层凝胶电解液，并将两块涂有凝胶电解液的复合膜组装得到可拉伸超级电容器。其中，凝胶电解液为聚乙烯醇磷酸的水溶液，聚乙烯醇和磷酸的质量比为1:1.5。
[0038]实验测试表明，上述制备的可拉伸超级电容器在恒电流充放电电流为0.05，0.1，
0.2,0.4,0.8 mAcm—2 的条件下，其面积比电容分别为 37.6，31.1，23.6，18.6，14.2 mFcm—2(图7)。并且其具有很好的稳定性，连续充放电10000次后，仍维持91.6%的电容量(图8)。我们进一步测试了其拉伸性能，如图9和10所示。上述制备的超级电容器能够在拉伸400%的情况下维持98.9%的容量(图9)，并且以200%拉伸量重复拉伸1000次后仍维持96%的容量(图10)。
[0039]参考文献
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【主权项】
1.一种可拉伸超级电容器，其特征在于以氮掺杂取向碳纳米管阵列/聚氨酯复合膜作为电极材料的对称超级电容器。2.如权利要求1所述的可拉伸超级电容器的制备方法，其特征在于具体步骤如下: (1)通过化学气相沉积法制备取向碳纳米管阵列； (2)通过化学气相沉积法在取向碳纳米管阵列上进一步生长氮掺杂石墨烯层，得到氮掺杂取向碳纳米管阵列； (3)将聚氨酯溶液滴涂在氮掺杂取向碳纳米管阵列上，自然干燥后从基底上剥离得到氮掺杂取向碳纳米管阵列/聚氨酯复合电极； (4)在复合电极的氮掺杂取向碳纳米管阵列一侧涂覆一层凝胶电解液，并将两块涂有凝胶电解液的复合电极组装得到可拉伸超级电容器。3.如权利要求2所述的可拉伸超级电容器的制备方法，其特征在于步骤(1)中，化学气相沉积法以氩气作为载气，乙烯作为碳源，氢气作为还原剂，其中氩气气体流量为350-450seem,乙烯气体流量为60-120 seem,氢气气体流量为30-90 seem;反应温度为700-800°C，反应时间为10-15 min。4.如权利要求2所述的可拉伸超级电容器的制备方法，其特征在于步骤(2)中，化学气相沉积法以氩气作为载气，乙腈作为碳和氮源，氢气作为还原剂，其中氩气气体流量为90-130 seem,乙腈气体流量为30-50 seem,氢气气体流量为5_20 seem;反应温度为1000-1100°C，反应时间为5-60 min。5.如权利要求2所述的可拉伸超级电容器的制备方法，其特征在于步骤(3)中，所述聚氨酯溶液的质量分数为5%_20%，溶剂为N，N-二甲基甲酰胺。6.如权利要求2所述的可拉伸超级电容器的制备方法，其特征在于步骤(4)中，所述凝胶电解液为聚乙烯醇磷酸电解液。
【专利摘要】本发明属于超级电容器领域，具体为一种基于氮掺杂取向碳纳米管阵列/聚氨酯复合电极的可拉伸超级电容器及其制备方法。本发明首先制备一种氮掺杂取向碳纳米管阵列，并通过滴涂法在其表面复合一层聚氨酯，自然干燥后从基底剥离得到氮掺杂取向碳纳米管阵列/聚氨酯复合电极，在复合电极的氮掺杂取向碳纳米管阵列一侧涂覆一层凝胶电解液，最后将两块涂有凝胶电解液的复合电极组装得到可拉伸超级电容器。本发明制备的超级电容器能够在拉伸400%的情况下维持98.9%的容量，并且以200%拉伸量重复拉伸1000次后仍维持96%的容量。本发明制备的可拉伸超级电容器在柔性电子器件等领域具有广阔的应用前景。
【IPC分类】H01G11/86, H01G11/36
【公开号】CN105428082
【申请号】CN201510987928
【发明人】彭慧胜, 张智涛
【申请人】复旦大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月27日