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南工大AEM:面向石墨烯烯碳纖維基超級(jí)電容器的微流控紡絲化學(xué)策略
  發(fā)布日期:2025-07-02

鑒于人工智能和低空經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,小型化儲(chǔ)能系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)日益重要。石墨烯烯碳纖維(GCF)超級(jí)電容器具有經(jīng)濟(jì)環(huán)保、輕質(zhì)、機(jī)械性能好、充放電速度快等優(yōu)點(diǎn),成為一種有前景的電力存儲(chǔ)方式,尤其在柔性可穿戴電子紡織品和便攜式電子產(chǎn)品領(lǐng)域。然而,由于高度取向的石墨烯片層之間固有的π-π堆積吸引力、范德華力和疏水性,它們會(huì)發(fā)生團(tuán)聚,導(dǎo)致離子傳輸能力不佳。此外,超級(jí)電容器有限的工作電壓窗口和相對(duì)較低的能量密度阻礙了它們的大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用。因此,人們嘗試在GCF上構(gòu)建蓬松褶皺或多孔結(jié)構(gòu),并通過(guò)水熱法、電沉積法、溶膠-凝膠法、涂層沉積法、芯片上書(shū)寫(xiě)法、澆鑄法、濕紡法和干紡法等在GCF中分散電化學(xué)活性材料以提高電學(xué)性能。然而,實(shí)現(xiàn)電化學(xué)活性物質(zhì)在GCF中的均勻混合依然是一個(gè)難題。因此,開(kāi)發(fā)先進(jìn)的電化學(xué)活性物質(zhì)/GCF雜化材料微流控紡絲化學(xué)合成技術(shù),實(shí)現(xiàn)雜化材料均勻混合,提高GCF的能量密度并實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn),同時(shí)又不降低GCF的力學(xué)性能,已引起學(xué)者關(guān)注。

針對(duì)上述問(wèn)題,南京工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院、材料化學(xué)工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳蘇教授、朱亮亮教授等提出了一種創(chuàng)新的微流控紡絲化學(xué)(MSC)方法,用于原位構(gòu)建鉬酸鎳/多孔石墨烯烯碳纖維(NiMoO4/PGCF)復(fù)合材料。MSC方法的特點(diǎn)在于,通過(guò)調(diào)節(jié)微通道中的超聲作用、混合組分的比例、流速、流型以及微通道中的熱自組裝過(guò)程,促使Ni2+和Mo7O246?均勻混合并反應(yīng)生成具有顯著法拉第活性的NiMoO4,并使NiMoO4在每片氧化石墨烯(GO)上均勻有序生長(zhǎng)。

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