基於自編織納米纖維網的抗衝擊柔性電極 - 紡織資訊 - 紡織網...

　　近年來，可穿戴器件、可植入器件、智能電子織物等柔性電子器件的概念不斷提出。為實現高性能與高集成度，現有的電子器件多基於結構脆弱的微納米材料，在彎曲或碰撞時，易造成材料結構坍塌、器件失靈。如何賦予柔性器件抗衝擊性仍是一大挑戰。現有抗衝擊性策略主要從封裝工藝出發，將材料包裹在堅硬的抗衝擊外殼中。但這種方法使器件柔性變差，並且提高了製造成本、增加了器件的重量與體積。

　　近日，聖路易斯華盛頓大學的研究團隊提出了一種「電極納米工程」策略，首次論證了通過選擇合適的材料以及結構可以使柔性納米電極本身具有抗衝擊性。製備的抗衝擊納米電極及其製成的柔性器件在接受能量密度為125 kJ/m2的物理衝擊之後性能仍然得到保持。相比之下，鋼材、木材及碳纖維等材料在分別接受50 kJ/m2、14 kJ/m2及0.8 kJ/m2的衝擊後便會斷裂。

傳統納米電極與柔性納米網電極抗衝擊性能比較

　　該研究團隊首次通過晶體生長誘導自編織的方法合成了由水平取向聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)納米纖維交織而成的納米網，其中材料自身的柔性和納米結構的水平取向是關鍵。值得一提的是，共軛聚合物鏈高度的π-π相互作用使其難溶性增加，之前此類導電聚合物納米網大多採用靜電紡的方法製備，需引入其他加工性能較高的聚合物，降低了材料的電化學性能。

水平取向PEDOT納米纖維網的自編織合成機理及結構表徵

　　一種獨特的液-氣相混合氧化自由基聚合被用於一步合成具有高導電率與高比電容的PEDOT納米網電極，形成的納米網具有一定柔性，並且在經受125 kJ/m2的衝擊後仍可保持完整的形貌，導電率無明顯下降。

PEDOT納米纖維網電極的結晶性、導電性及抗衝擊性能測試

　　將PEDOT納米網作為電極用於抗衝擊柔性超級電容器的製造。由於納米級纖維網提供了大量比表面積用於儲存電荷，所得的超級電容器能量密度、功率密度與比電容高於以往基於PEDOT的柔性超級電容器。

基於PEDOT納米纖維網的超級電容器的電化學性能及抗衝擊性能

　　超級電容器在彎曲0°~150°時仍正常工作，在經受125 kJ/m2的衝擊後仍能充放電超過10000周。在遭受40次125 kJ/m2的衝擊後，比電容衰減僅為6%。

基於水平取向PEDOT納米纖維網超級電容器的柔性測試

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