This paper demonstrates a flexible and stretchable supercapacitor assembled via interfacial gelation of graphene oxide/carbon nanotube (CNT) composite on polyester/polyurethane fabric surface. The difference between the redox potential of aqueous graphene oxide dispersion, prepared using modified Hummer’s method, and of solid Zn plate, which was used as external stimulus, induces spontaneous gelation of porous reduced graphene oxide (rGO) hydrogel at the liquid-solid interface. With the aid of Zn, macroporous and flexible rGO/CNT hydrogel was fabricated on stretchable fabric platform using facile fabrication method. The porous structure of the as-formed rGO/CNT coated fabric composite allows excellent electrolyte transport that result in fast charging/discharging rate and large areal capacity. In addition, the 1-dimensional structure of CNT enhances the conductivity retention of the composite by providing conductive bridges that ensure electrical contact even at applied strain as high as 50%, overcoming previous limitations of brittle graphene-based electrodes. The rGO/CNT fabric composite was assembled into a supercapacitor using simple assembling process to demonstrate its feasibility as stretchable supercapacitor electrode. This low cost, lightweight, easy to synthesize, stretchable supercapacitor holds promise for next generation wearable electronics and energy storage applications.
본 논문에서는 계면적 젤레이션 기법을 사용하여 그래핀산화물과 탄소나노튜브의 복합체를 폴리에스터/폴리우레탄 직물 표면 위에 코팅한 후 이를 사용하여 만든 유연성과 신축성을 갖는 슈퍼캐패시터에 대해 기술하고 있다. 허머스 방법으로 박리 시킨 그래핀산화물 용액과 아연 기판 사이에는 산화환원전위의 차이가 존재한다. 이 차이로 인해 아연 기판 표면 위에 다공성구조를 가지는 그래핀산화물 하이드로젤이 형성 된다. 이 젤레이션 기법을 사용하면 신축성 직물 위에 유연한 다공성구조의 그래핀산화물/탄소나노튜브 복합 하이드로젤을 간단한 공정방법으로 제작할 수 있다. 다공성구조를 지닌 복합체는 이온의 이동이 원활하여 높은 충방전 효율과 고용량을 가진다. 또한, 1차원 구조를 지닌 탄소나노튜브는 복합체의 신축성을 향상시킨다. 탄소나노튜브가 전도성 연결고리 역할을 함으로써 50%의 높은 인장 변형에도 우수한 전도성을 유지할 수 있다. 이러한 원리에 기반하여 그래핀산화물/탄소나노튜브 섬유 복합체를 전극으로 사용하여 신축성 슈퍼캐패시터를 제작할 수 있다. 저렴하고 간단한 공정방법으로 만들어진 경량 신축성 슈퍼캐패시터는 차세대 웨어러블 소자와 에너지저장소자에 응용이 가능하다.
