由于同時具備導電性及水凝膠的柔性，導電水凝膠是用于設計與構建超級電容器和電池的理想框架物。導電水凝膠具有水凝膠本征的柔性，從而可以抵御極大的機械形變；同時，由于其三 維網絡結構，可以容納巨量電解液并提供電化學反應所需的極大的表面積。除了在超級電容器及蓄電池領域的應用，由于導電水凝膠本身所具有的優異特性，其應用領域正在逐步拓寬（如圖1 ），包括傳感器系統、人造皮膚、給藥系統以及太陽能電池領域。

圖1

目前，用于構建導電水凝膠的方法一般分為四類（如圖2），包括：

（1）通過將導電填料懸浮于水凝膠基體內從而制得導電水凝膠；

（2）通過將導電聚合物的單體分散于凝膠基體內，而后引發導電聚合物單體聚合形成導電水凝膠；

（3）通過導電聚合物單體獨自交聯構建水凝膠；

（4）石墨烯超分子自組裝構建水凝膠。

圖2

以導電水凝膠在超級電容器方面的應用為例，圖3所示為通過石墨烯超分子自組裝方式構建的電容器件，在恒流充放電試驗中，表現出極佳的質量比電容（186F/g at 1A/g）、面積比電容 （372F/cm²）以及極佳的循環穩定性（8.4% capacitance decay over 10,000 charge/discharge cycles at 10?A/g）。同時，在極端彎折條件下，該電容器件仍然保有其全部電容性能，水 凝膠耐機械形變的特性可見一斑。

圖3

來源：WeiZhang, PanFeng, JianChen, ZhengmingSun, BoxinZhao, Electrically conductive hydrogels for flexible energy storage systems, Progress in Polymer Science, 2018.