超级电容是一种功率密度大、稳定可靠、绿色环保的新型电化学储能装置,具有很大的应用价值。薄膜石墨烯作为超级电容的电极材料,因其比表面积大、导电性好、自支撑性强而备受研究者关注。本文首先通过化学还原和真空抽滤制备出薄膜石墨烯(rGO),表征发现其内部结构存在明显褶皱、堆叠和团聚。将其装配成超级电容,电化学测试中表现出良好的电容性能,20mV/s扫速下比电容可达116.6F/g,电流强度1A/g时比电容可达120.6F/g,同时比电容会随着扫速的提高、电流强度的增大等显著衰减。石墨烯层片结构的堆叠和团聚不利于电解液在其中的渗流,比表面积尚未得到充分浸润和利用,从而影响其储能性能。为了促进电解液在rGO中的渗流,挖掘其储能潜能,本文采用光刻和刻蚀工艺在rGO中引入了 10μm×50μm和1000μm×500μm两种不同尺寸和密度的规则多孔阵列。表征表明多孔结构刻蚀稳定可控,质量较好。电化学测试结果表明,规则多孔的引入显著提高了rGO的电容性能,20 mV/s扫速下10 μm-rGO和100 μm-rGO的比电容分别提升到136.3 F/g和124.7F/g,1A/g电流强度下分别提升到146F/g和138F/g,证明了规则多孔对电解液层间渗流和浸润的促进作用。同时,规则多孔的引入也破坏了电极材料的连续性,从而显著提高了 rG0的内阻。采用介观尺度的格子Boltzmann方法模拟了电解液在rGO中的渗流情况。首先通过研究粗糙微通道PoiseulUe流动论证了 LBGK模型作为模拟微尺度流体流动有效工具的合理性,并通过Laplace定律和接触角的验证确定了伪势模型中组分间作用系数与流固作用系数的选取。基于对实际rGO层片结构的合理简化,采用随机四参数法(QSGS)生成了分别与三种实际形貌rGO对应的类石墨烯多孔介质结构,使用LBGK模型和伪势模型对电解液在不同形貌rGO中的渗流进行了模拟研究并通过统计参数分析了渗流过程,模拟结果与实验结果较好地吻合。基于模拟结果,从电解液的渗流动力和阻力两方面对渗流过程的促进进行了机理分析。