电子智能纺织品在能源存储及转化方面的研究进展

发布时间：2021-11-10 07:46

　　<正>近年来,随着智能可穿戴科技及物联网的发展,电子智能纺织品的产品品类不断丰富、应用领域逐渐拓宽,在普通民用、军用、医用、航空航天等领域都具有很大的发展前景。电子智能纺织品是基于电子技术,将传感、通讯、人工智能等高科技手段应用于纺织技术而开发出的纺织品,其核心要素是感知、反馈和响应。在电子智能纺织品的研究中,坚持的核心理念是针 

【文章来源】：纺织导报. 2020,(04)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

B-N-F三元掺杂的通体多孔碳纳米纤维的制备与表征

研究者采用快速电沉积的方法在碳纤维表面原位平铺一层氢氧化钴，结合后续热处理工艺，获得了超薄介孔四氧化三钴（Co3O4）与碳纤维织物复合的具有高效氧还原与氧析出能力的一体化空气电极，该电极内部是原子级厚度的介孔Co3O4负载于氮掺杂的石墨烯（N-rG）复合材料，具体的制备过程如图2所示。为了进一步优化Co3O4表面的原子排布和催化活性点位，研究人员分别在N-rG表面可控合成了Co3O4的纳米立方体、截角八面体、多面体等复合结构，调控优化了Co3O4表面Co2+和Co3+活性位点及对氧物种的吸脱附行为，显著提升了该类材料在碱性溶液中的电催化氧还原、氧析出能力及锌—空气电池的电性能。采用该一体化空气电极制备成的柔性器件，电力储存性能优越，在LED和计步器等方面具有很好的应用前景。以Co3O4/N-rGO作为催化剂的柔性线状锌—空气电池具有高达649 Wh/kg的质量能量密度，36.1 mWh/cm3的超高体积能量密度，展现出优异的充放电性能，在3 mA/cm3的充放电电流密度下，放电电压为1.2 V，充电电压为2 V；通过串并联连接得到的柔性锌—空气电池组能够驱动电子器件和给i Phone手机充电。

二维黑磷（BP）作为一种新型半导体材料，在构建电容器方面有巨大的应用潜能，但其导电性较差，而且和石墨烯一样，存在层间容易堆积的问题。南京工业大学的研究团队通过在BP片层原位桥接一维碳纳米管（CNTs），有效减轻了BP的层间堆积，增大了其比表面积，有利于增大其离子吸附表面、提高其离子扩散速率及累积量并增大离子扩散通道，极大地提高了其层间电子传导的效率。然后，将优化的黑磷复合纺丝液通过微流体纺丝技术，经牵引、固化、熔合后制成黑磷微纳复合纤维非织造电极材料，实验结果表明，该电极具备高导电性和高能量密度，可用作柔性超级电容器，其原理和电学性能如图3所示。采用该非织造电极材料构筑的柔性超级电容器具有较高的柔性和变形能力，集成到纺织品后，可以更稳定持久地为其他元件提供能量，而且其能量密度是目前基于纤维材料电极超级电容器的最大值。目前，该电极已成功应用在LED灯、智能手表、彩色显示屏等电子器件中（图4）。


本文编号：3486867