"Hierarchical nanostructured conducting polymer hydrogel with high electrochemical activity". L. Pan, G. Yu, D. Zhai, H. R. Lee, W. Zhao, N. Liu, H. Wang, B. C. -K. Tee, Y. Shi, Y. Cui, Z. Bao. PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA. In press. DOI:
Conducting polymer hydrogels represent a unique class of materials that
synergizes the advantageous features of hydrogels
and organic conductors and have been used in many
applications such as bioelectronics and energy storage devices. They are
often synthesized by polymerizing conductive
polymer monomer within a nonconducting hydrogel matrix, resulting in
deterioration
of their electrical properties. Here, we report a
scalable and versatile synthesis of multifunctional polyaniline (PAni)
hydrogel
with excellent electronic conductivity and
electrochemical properties. With high surface area and three-dimensional
porous
nanostructures, the PAni hydrogels demonstrated
potential as high-performance supercapacitor electrodes with high
specific
capacitance (∼480 F·g-1), unprecedented
rate capability, and cycling stability (∼83% capacitance retention after
10,000 cycles). The PAni hydrogels
can also function as the active component of
glucose oxidase sensors with fast response time (∼0.3 s) and superior
sensitivity
(∼16.7 μA·mM-1). The scalable synthesis
and excellent electrode performance of the PAni hydrogel make it an
attractive candidate for bioelectronics
and future-generation energy storage electrodes.
Los hidrogeles hechos de polímeros conductores representan a una única clase de materiales que combinan las características ventajosas de los hidrogeles con las de los conductores orgánicos, y han sido usados para múltiples aplicaciones en dispositivos tales como los dedicados a la bioelectrónica o al almacenamiento de energía. Normalmente son sintetizados a partir de la polimerización del monómero del polímero conductor en una matriz de hidrogel no conductora, resultando en el deterioro de sus propiedades eléctricas. Aquí se reporta una síntesis versatil y escalable de un hidrogel de polianilina (PAni) multifuncional, con excelentes propiedades electroquímicas y de conductividad electrónica. Los PAni hidrogeles, con su alta área superficial y sus nanoestructuras porosas tridimensionales, han demostrado un potencial alto desempeño como electrodos supercapacitores con una alta capacitancia específica (∼480 F·g-1), con una rapidez y una estabilidad cíclica sin precedentes (∼83% de retención de la capacitancia después de 10,000 ciclos). Los hidrogeles PAni también pueden funcionar como el componente activo de los sensores de la glucosa oxidasa, con un corto tiempo de respuesta (∼0.3 s) y una sensibilidad superior (∼16.7 μA·mM-1). La síntesis escalable y el excelente desempeño como electrodos de los hidrogeles PAni los convierte en un candidato atractivo para la bioelectrónica y para la generación futura de electrodos que almacenan energía.
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