基于無紡布纖維材料電極的超級電容器

如今，智能手環、智能手表、谷歌眼鏡等可穿戴設備已進入許多“潮人”的日常生活，但為可穿戴設備長時間并承受形變后穩定供電，是該領域重大的挑戰和攻堅課題。日前，南京工業大學陳蘇課題組通過微流體紡絲技術創制出無紡布電極材料，通過無紡布電極構筑的超級電容器，其能量密度是目前基于纖維材料電極超級電容器中最大值，而且具有較高的柔性和變形能力，可以集成到織物里，能夠實現在形變條件下穩定供能，成為為可穿戴設備供能的最佳選擇之一。該研究成果發表在《Nature Communications》上并獲得評閱人好評。

據該課題組陳蘇教授和武觀老師介紹，團隊在導電性較差的黑磷材料層間，原位橋接碳納米管，極大提高了其層間電子傳導的效率;而且由于黑磷跟石墨烯一樣，層間容易堆積，加入碳納米管后，有效減輕了黑磷層間堆積，提高了比表面積，增大離子吸附表面，提高了離子擴散速率及累積量，使得黑磷具有較大的離子擴散通道。再者，團隊將黑磷復合紡絲液，通過微流體紡絲技術，牽引、固化、熔合成黑磷微納復合纖維無紡布電極材料，具備高導電性、高能量密度、優異柔性超級電容器功能。構筑成柔性超級電容器，具有較高的柔性和變形能力，可以集成到織物里，為可穿戴設備供能。

智能可穿戴設備全球市場年產值約為280億美元，每年以10%的速度增長。該研究成果提升了在微流控受限空間下構筑一維納微纖維儲能穿戴材料認知水平，可望在LEDs、智能手環、柔性顯示器等可穿戴領域獲得廣泛應用。