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?；幙椇腿嵝源┐鲬们熬暗牡獡诫s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?；谠摾w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）