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隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，便攜式可穿戴電子設(shè)備引起人們越來越多的關(guān)注，智能手環(huán)、智能手表、電子皮膚等可穿戴電子設(shè)備為我們記錄和分析數(shù)據(jù)提供極大便利的同時，也對其中集成的電池部分提出了柔性化、可穿戴性、親膚性等新的要求。纖維狀超級電容器因其可快速充放電、固體形態(tài)、良好的柔韌性、形狀可編織性、與身體良好的兼容性、工作壽命長等優(yōu)點成為嵌入可穿戴電子設(shè)備的理想儲能單元。然而目前廣泛使用的纖維基底各自存在弊端，金屬雖然具有良好的導電性，但剛性本質(zhì)使得其難以滿足電子設(shè)備對彎曲、拉伸等柔性變性的要求；石墨烯和碳納米管纖維由于拉伸強度不夠、利用率低和相對復(fù)雜的制備工藝同樣難以實現(xiàn)在柔性器件中的廣泛應(yīng)用。
基于此，加拿大滑鐵盧大學的研究人員創(chuàng)造性地采用人的頭發(fā)作為柔性基底，通過電子束沉積均勻沉積一層金屬Ni提高其導電性，再通過浸泡GO分散液并用水合肼還原得到Hair/Ni/rGO復(fù)合纖維作為負極，進一步化學浴沉積MnO2得到Hair/Ni/rGO/MnO2復(fù)合纖維作為正極，PVA/KOH凝膠作為電解質(zhì)和隔膜組裝非對稱纖維狀柔性超級電容器。
該器件表現(xiàn)出良好的柔韌性和優(yōu)異的電化學性能，工作電壓窗口可達1.8V，超高的倍率性能（20V/s的掃速下仍然穩(wěn)定工作），1.81 mWh cm−3的高能量密度，經(jīng)過5000次循環(huán)，容量保持率仍為88.3%。性能如此優(yōu)異的原因可歸結(jié)于：1）Hair/Ni/rGO復(fù)合纖維保持了頭發(fā)本身超強的柔性性，Ni和rGO的均勻沉積使得復(fù)合纖維具有良好的導電性以作為集流體和納米MnO2的沉積骨架；2）蜂窩狀結(jié)構(gòu)的MnO2縮短了快速充放電過程中的離子傳輸路徑，使得MnO2能夠被充分利用。
進一步將該纖維狀超級電容器編織到普通織物中，與普通衣物相集成，可以作為可穿戴電子設(shè)備的有效供電單元，兩個器件串聯(lián)可實現(xiàn)3.6V的工作電壓，兩器件并聯(lián)則可將輸出電流加倍，進一步證明了該柔性器件良好的可集成性，為高性能纖維狀柔性超級電容器的設(shè)計和構(gòu)建提供了新的策略和參考，繼續(xù)推進柔性、可穿戴智能電子設(shè)備的發(fā)展。
相關(guān)研究成果發(fā)表于Nano Energy（DOI:10.1016/j.nanoen.2017.03.022.）上，文章標題：Hair-based flexible knittable supercapacitor with wideoperating voltage and ultra-high rate capability.
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