可穿戴電子器件由于其輕質柔韌、可彎曲折疊、智能高效、多功能集成等優點深受世界科研工作者們的喜愛。然而，構筑具有高柔性、可編織、體積小、大能量儲存的能源材料為可穿戴器件供能，成為該領域關鍵性的挑戰。

a) 氮摻雜石墨烯機理示意圖；b)微流體紡絲制備N-doped MGFs及微電容器構筑示意圖；c) N-doped MGFs可實現連續大規模生產；d)將纖維集成在織物或編織成網格，表現出高的柔性和可織性；e)微電容器串并聯為電子供能示意圖。

在眾多儲能材料中，一維線性結構的柔性纖維狀微型超級電容器（Micro-supercapacitor, micro-SCs）是最具潛力實現為柔性穿戴器件供能的選擇。然而，由于目前制備的導電纖維材料難以獲得成分均一、大比表面積、均勻有序多孔網絡結構，造成內部離子傳輸速度慢和嵌入累積量少，使得宏觀器件電荷存儲少和能量密度低。因而，如何設計纖維電極材料和微觀結構，促進離子快速輸運和累積，從而實現器件高電荷存儲和大能量密度輸出等性能，成為國際上能源領域挑戰性的研究課題。

a) -e)N-doped MGFs斷面和表面的低倍和高倍SEM照片； f)-i) 純MGFs斷面和表面的低倍和高倍SEM照片；j)纖維電極材料孔結構表征；N-dopedMGFs材料的XPS表征，k)氮特征峰，l）碳特征峰。

針對上述問題，南京工業大學陳蘇教授從設計材料微觀分級多孔結構入手，利用微流控均勻成絲、大面積制備纖維為導向，通過介質在微反應系統中液-液界面自組裝及分子功能化摻雜成孔為手段，構筑具有大能量密度輸出、規模化編織和柔性穿戴應用前景的氮摻雜多孔石墨烯纖維超級電容器。該研究成果于被國際材料領域的頂級刊物Advanced Functional Materials收錄。

a) 將N-doped MGFs電容器串并聯集成在柔性和織物基底上為視聽電子供能；b)不同視聽電子所需的電流值。

研究者們采用限域微通道內，前驅體均勻組裝反應和原位摻雜技術，制備具有高導電性、大比表面積和均勻孔結構的纖維材料。基于該纖維構筑的微型超級電容器所表現的比電容、能量密度和功率密度均創國際新高。成功實現為LEDs、音響、背光源、單色和彩色顯示器等視聽電子器件的供能應用。該方法為不僅為新型電極材料的設計提供了新思路，還大大促進纖維電容器在可穿戴電子領域的發展，有望取代微電池并廣泛應用于能量存儲領域。

文章信息：High-Performance Wearable Micro-Supercapacitors Based on Microfluidic-Directed Nitrogen-Doped Graphene Fiber Electrodes,Guan Wu, Pengfeng Tan, Xingjiang Wu, Lu Peng, Hengyang Cheng, Cai-Feng Wang, Wei Chen, Ziyi Yu and Su Chen*,Advanced Functional Materials, DOI: 10.1002/adfm.201702493

（文章來源:高分子科學前沿，有改動 科學網科學網轉載僅供參考學習及傳遞有用信息，版權歸原作者所有，如侵犯權益，請聯系刪除）