記者從合肥工業大學獲悉，該校化學與化工學院從懷萍教授科研團隊與中國科學技術大學、南京大學等單位合作，成功制備出一種高強度、自支撐、超薄透明的石墨烯薄膜，并成功將該薄膜組裝為全固態柔性超級電容器，為下一代柔性電子器件的研發開辟了新的路徑。其相關成果4月12日發表在國際著名學術刊物《化學》上。

全固態柔性超級電容器可為可穿戴電子設備提供安全高效的電源，是新一代柔性電子器件的關鍵設備。石墨烯作為一種單原子層厚度的二維晶體，兼具優異的光學、電學、熱學、力學等性能，是此類新型儲能器件的理想材料。然而，由于石墨烯納米片之間界面作用較弱，且缺少有效的組裝方法，研發具有超薄、透明、自支撐的石墨烯薄膜并用作全固態柔性超級電容器仍面臨巨大挑戰。

科研人員通過單分子原子力顯微鏡測量手段，在11種不同有機分子中發現了與氧化石墨烯之間的作用力最強的分子——三聚氰胺。研究發現，由于電荷轉移與氫鍵的協同作用，三聚氰胺分子與氧化石墨烯納米片之間的非共價作用力達到約1納牛。通過在氧化石墨烯納米片層間引入三聚氰胺分子，相鄰兩層納米片之間的有效接觸大幅增加，使薄膜內部氧化石墨烯片層間的相互作用顯著增強，從而制備出具有優異的機械強度的氧化石墨烯薄膜。

實驗結果表明，該新型薄膜在可見光550納米處透光率高達84．6％，經過原位還原后仍然保持優異的機械性能及光學性能。石墨烯薄膜電阻僅有420方阻，展現了優異的超級電容器性能。在循環充放電7500圈后，該薄膜電容值保留高達91．4％。

據介紹，該薄膜僅由兩層氧化石墨烯單層膜組成，厚度僅為22納米，無需輔助材料即可實現自支撐，并可通過增減單層膜層數實現厚度和性能的可控調節。同時，該薄膜橫向尺寸達厘米級，具備可裁剪性和優異的拉伸性，且對強酸強堿高度兼容。