基于無紡布纖維材料電極的超級電容器

如今，智能手環(huán)、智能手表、谷歌眼鏡等可穿戴設(shè)備已進入許多“潮人”的日常生活，但為可穿戴設(shè)備長時間并承受形變后穩(wěn)定供電，是該領(lǐng)域重大的挑戰(zhàn)和攻堅課題。日前，南京工業(yè)大學(xué)陳蘇課題組通過微流體紡絲技術(shù)創(chuàng)制出無紡布電極材料，通過無紡布電極構(gòu)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?qū)崿F(xiàn)在形變條件下穩(wěn)定供能，成為為可穿戴設(shè)備供能的最佳選擇之一。該研究成果發(fā)表在《Nature Communications》上并獲得評閱人好評。

據(jù)該課題組陳蘇教授和武觀老師介紹，團隊在導(dǎo)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(dǎo)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(fù)合紡絲液，通過微流體紡絲技術(shù)，牽引、固化、熔合成黑磷微納復(fù)合纖維無紡布電極材料，具備高導(dǎo)電性、高能量密度、優(yōu)異柔性超級電容器功能。構(gòu)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(shè)備供能。

智能可穿戴設(shè)備全球市場年產(chǎn)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(gòu)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(huán)、柔性顯示器等可穿戴領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。