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  為滿足可穿戴式智能產(chǎn)品的供電與通信需求，具有高柔韌性、高透氣性的纖維基儲能織物成為全球研究熱點。導(dǎo)電聚合物由于具有較高的導(dǎo)電性、儲能特性以及溶劑加工性被廣泛應(yīng)用于纖維基儲能器件的電極制備。然而，在傳統(tǒng)的液相或氣相氧化聚合法中，導(dǎo)電聚合物通常以顆粒自組裝的方式在纖維基底上聚合成膜。這類結(jié)構(gòu)雖然能展現(xiàn)良好的電化學(xué)性能，但活性材料與纖維界面的結(jié)合并不牢固。當(dāng)纖維發(fā)生彎曲扭轉(zhuǎn)等形變時，極易破壞電極結(jié)構(gòu)與降低載量，大幅影響器件的使用壽命。因此，開發(fā)一種導(dǎo)電聚合物與纖維界面的新型結(jié)合方式，對長壽命、高性能纖維基儲能器件的基礎(chǔ)研究與實際應(yīng)用十分重要。

本文要點：

  （1）在傳統(tǒng)結(jié)合方式中，纖維的彎曲扭轉(zhuǎn)等形變會導(dǎo)致電極的結(jié)構(gòu)破損與載量下降，嚴(yán)重影響復(fù)合纖維的電學(xué)性能，大幅降低其電化學(xué)特性。

  （2）利用鹽模板輔助氣相聚合法，能在傳統(tǒng)纖維界面成功實現(xiàn)二維導(dǎo)電聚合物的水平取向構(gòu)筑，大幅提升復(fù)合纖維的斷裂強度與電導(dǎo)率彎曲壽命。 

  （3）良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與電化學(xué)性能主要源于二維納米片的高導(dǎo)電性、高機械強度、高離子傳輸速率與豐富的氫鍵作用力。

  （4）該水平取向包覆的生長機理主要受鹽模板的分布均勻性與載量有關(guān)，而與纖維表面親疏水性關(guān)聯(lián)較小。該方法可拓展到棉、滌綸、羊毛、莫代爾、芳綸等多種傳統(tǒng)纖維上。

  （5）同樣可拓展為聚吡咯、聚苯胺與聚噻吩的普適性制備。此外，不同于傳統(tǒng)方法，該方法生長的纖維表面光滑，不易堵塞織物孔隙，能維持原始織物的高透氣性與高彈性等特質(zhì)。

  （6）所制備的超級電容器織物能展現(xiàn)優(yōu)異的電化學(xué)儲能特性、循環(huán)穩(wěn)定性與彎曲循環(huán)壽命。

  論文鏈接：Jun Wan^#, Rong Hu^#, Junfeng Li^#, Shiyun Mi, Jinglin Xian, Zhiheng Xiao, Ziyang Liu, Aojie Mei, Siqi Xu, Mingzhao Fan, Huiyu Jiang*, Qian Zhang*, Huihong Liu*, Weilin Xu, A Universal Construction of Robust Interface between 2D Conductive Polymer and Cellulose for Textile Supercapacitor. Carbohydrate Polymers 2022, 284, 119230

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144861722001345

作者簡介

  姜會鈺教授，武漢紡織大學(xué)化工學(xué)院副院長，湖北省黃梅縣副縣長。長期從事天然染料的應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)、現(xiàn)代染整工藝?yán)碚�、纖維界面調(diào)控與生物質(zhì)纖維清潔染整技術(shù)。曾獲中國紡織工業(yè)聯(lián)合會技術(shù)發(fā)明獎三等獎、中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科技進步二等獎及三等獎、中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科技成果優(yōu)秀獎、湖北省技術(shù)發(fā)明獎三等獎、省科技進步三等獎、中國紡織工業(yè)聯(lián)合會針織內(nèi)衣創(chuàng)新貢獻獎、中國紡織工業(yè)協(xié)會“紡織之光獎教金”。主持了關(guān)于染料與纖維染整關(guān)鍵技術(shù)的重要橫向項目10余項，獲批工業(yè)和信息化部《植物染料染色針織服裝》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項。主持及參與國家級項目、省教育廳項目與教育部重點實驗室項目5項。發(fā)表論文30余篇。

  萬駿副教授，武漢紡織大學(xué)化工學(xué)院，省部共建紡織新材料與先進加工技術(shù)國家重點實驗室成員。榮獲湖北省“楚天學(xué)者計劃”楚天學(xué)子。博士及博士后畢業(yè)于華中科技大學(xué)武漢光電國家研究中心。長期從事新能源納米材料的新型制備與智能紡織品的研究。主持及參與了國家自然科學(xué)基金3項、湖北省自然科學(xué)基金1項、湖北省教育廳青年人才項目1項、中國博士后科學(xué)基金1項、國家重點實驗室基金1項、湖北省重點實驗室基金2項。共發(fā)表SCI收錄論文20余篇，被引用1000余次。以第一作者及通訊作者身份在Adv. Funct. Mater.、J. Mater. Chem. A、Carbon、Carbohyd. Polym.、Nanoscale等學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文10余篇。已授權(quán)中國發(fā)明專利3項。擔(dān)任Front. Mater.、Front. Technol.期刊客座編輯、新加坡維澤Viser專家?guī)觳牧蠈＜椅瘑T會委員、武漢紡織大學(xué)學(xué)報編委。