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具有生物相容特性的可穿戴器件可以作为人工智能的人机交互界面，在健康监测、远程治疗和临床诊断评估领域具有广泛应用价值。基于此，具有生物相容性的柔性可穿戴储能器件也备受关注。与常规的金属化合物材料相比，导电聚合物（如聚苯胺（PANi）等），具有长链段柔性结构，良好的生物相容性，结合其高理论容量，低制备成本和易规模制备的特点，被认为是生物相容性柔性储能器件的理想电极材料。然而，其长程无序的非晶结构，显著限制了PANi电极的电化学结构稳定性。同时，基于其本征的质子掺杂-脱掺杂的储能机制，PANi需要在酸性电解液体系内（如H2SO4、H3PO4），才能实现较高能量密度存储。潜在的电解液泄露带来的安全隐患，极大的限制了PANi电极材料在柔性可穿戴储能领域的发展。因此，导电高分子材料在柔性可穿戴储能器件领域的应用，仍需解决电化学结构稳定性以及电解液的生物相容性等关键问题。
在本工作中，苏州大学邵元龙教授团队将聚苯胺最小重复单元——苯胺四聚体（tetra-anline，TANi），组装得到结晶态电极材料（crystalline TANi, c-TANi），发现了以Cl-脱嵌为主导的氧化还原电化学储能机制，制备了以人造汗液、PBS缓冲液和生理盐水为电解液的全有机生物相容电化学储能器件。基于c-TANi高度有序分子链段排列结构和高结晶度，其呈现出较为优异的导电特性（~8.37 S cm–1）。借助XRD，XPS，UV-vis、FT-IR以及MALDI-TOF MS等表征手段，系统研究了Cl-在脱嵌过程中的c-TANI的氧化还原储能机制，实现了NaCl中性电解液中高比电容（~601 F g–1）。同时在生理电极液环境中，c-TANI电极液实现了414 mF cm–2高比电容，并且在4000圈循环后容量保持率高达94.5%，远超之前报道的其他生理电极液储能体系的循环稳定性。此外，研究团队借助聚乙二醇（PEG）接枝c-TANi制备得到自愈合电极，结合Fe3+-PANa/0.9 wt% NaCl自愈合凝胶电解质，实现了全有机自愈合储能器件的制备，并达到81.5 mF cm–2的面积比电容，3次断裂/愈合后的自愈合效率高达77.8%。目前该工作以“Crystalline tetra-aniline with chloride interactions towards a biocompatible supercapacitor”为题发表在Mater. Horiz.上。苏州大学博士生Xiaoling Tong（佟晓玲）和浙江工业大学Guan Sheng（盛冠）为共同第一作者，苏州大学Yuanlong Shao（邵元龙）教授和加州大学洛杉矶分校Richard B. Kaner教授为共同通讯作者。图1. 生物相容性超级电容器的设计理念及c-TANi结晶结构表征。本研究工作以c-TANi纳米片为活性电极材料，在以NaCl为主体的中性电解液体系中，设计了生物相容性的全聚合物柔性超级电容器，最终用于人体亲肤的可穿戴储能体系。如图1所示，所制备的c-TANi为纯四聚体，体现出了规则的分子排列及优异的结晶结构，电导率显著高于非晶态PANi。图2. c-TANi与PANi在2 M NaCl中的电化学性能测试如图2所示，在2 M NaCl体系中，c-TANi具有一对明显的氧化还原峰，说明c-TANi表现出赝电容氧化还原反应或脱嵌反应，比电容明显高于PANi。此外，c-TANi具有更优异的循环稳定性、更高的电容行为，因此呈现出更高的倍率性能（~64%）。图3. c-TANi在NaCl体系中的储能机制表征c-TANi在不同充放电状态下的间位测试表明，c-TANi在中性电解液体系下并未发生掺杂-脱掺杂状态转变，而是在还原态（–NH–）与氧化态（–NH+–）转变过程中，伴随有Cl–的可逆脱嵌反应。图4. c-TANi在生理环境电解液中的电化学性能表征基于Cl–赝电容脱嵌反应，c-TANi在生理盐水、人造汗液及PBS缓冲液等生理环境电解液中都具有较高的比电容及优异的倍率性能（图4）。在2000圈循环后，基于稳定的结晶结构，c-TANi并未发生明显的电化学水解反应，保持了优异的循环稳定性。此外，以c-TANi为电极，生理盐水为电解液的对称超级电容器具有优异的长循环性能，在4000圈循环后，容量保持率为94.5%，超越目前报道的所有生理环境电极液储能体系。图5. 生物相容性自愈合超级电容器的自愈合机制及电化学性能表征基于c-TANi分子内部存在大量的氨基和亚氨基，在c-TANi分子内引入PEG构建可氢键。断裂的c-TANi-PEG电极在IR照射60 min后可实现自愈合。进一步与Fe3+-PANa/0.9 wt% NaCl自愈合凝胶电解质结合构筑了全聚合物自愈合柔性超级电容器，在3次断裂/愈合后的自愈合效率为78%。愈合后的器件依然可以保持良好的弯曲性能。这些实验验证了该器件用于自愈合柔性可穿戴储能器件的可行性。本研究报道了基于结晶苯胺低聚物为活性电极材料用于生理环境电解液体系的生物相容性柔性储能体系，克服了苯胺聚合物结构稳定性差、易水解、依赖于强酸性体系的储能限制，为未来可穿戴柔性电子甚至植入式医疗设备提供了新的发展思路。https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/mh/d1mh01081f招聘需求
1. 年龄原则上不超过 35 岁， 身心健康，具有较高的思想道德素养、良好的团队合作精神和奉献精神；具有一定材料、化学领域的研究基础；有较强的英文阅读和写作能力；
2. 博士后要求具有国内外高校或者科研院所的材料、化学、物理等专业博士；
3. 具有纤维纺丝、柔性可穿戴器件、理论计算等相关研究背景人员，优先录取。
应聘材料：
1. 个人简历，包括基本信息、学习和科研经历、已有成果；
2. 代表论文电子版；
工作待遇
按照苏州大学统招博士后发放相关待遇，具体如下：
（一） 统招博士后人员聘期内的总薪酬由基本年薪和奖补金两部分构成。绩效评估优秀者的总薪酬为 100 万元，绩效评估良好者的总薪酬为 80 万元，绩效评估合格者的总薪酬为 60 万元。
1.基本年薪：20 万元（去除学校承担的社会保险和公积金之后的税前收入），按月发放。
2.奖补金：根据绩效评估结果按年度发放。
（二）对表现优异的博士后，合作导师将追加基本年薪，相关追加部分不计入 聘期内总薪酬，额外发放。
（三）提供 0.1 万元/月的租房补贴（不计入总薪酬）。
（四）在站期间获得国家博士后创新人才支持计划、博士后国际交流计划引进项目、博士后国际交流计划派出项目、香江学者计划、澳门青年学者计划、中德博士后交流项目等项目资助的，所获得的资助补贴不计入学校的总薪酬，另外叠加发放。
（五）在站期间获得的科研成果可按照学校规定享受学校科研成果奖励。
（六）在站期间可根据学校专业技术职务评聘相关规定参加专业技术职务任职资格评审。
（七）绩效评估优秀者，可优先推荐应聘校内教学科研岗位。有意向者请将个人简历，以及代表作等相关信息发送到邮箱：ylshao@suda.edu.cn![]()
来源：高分子科学前沿
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