基于此,加拿大滑铁卢大学的研究人员创造性地采用人的头发作为柔性基底,通过电子束沉积均匀沉积一层金属Ni提高其导电性,再通过浸泡GO分散液并用水合肼还原得到Hair/Ni/rGO复合纤维作为负极,进一步化学浴沉积MnO2得到Hair/Ni/rGO/MnO2复合纤维作为正极,PVA/KOH凝胶作为电解质和隔膜组装非对称纤维状柔性超级电容器。
该器件表现出良好的柔韧性和优异的电化学性能,工作电压窗口可达1.8V,超高的倍率性能(20V/s的扫速下仍然稳定工作),1.81 mWh cm−3的高能量密度,经过5000次循环,容量保持率仍为88.3%。性能如此优异的原因可归结于:1)Hair/Ni/rGO复合纤维保持了头发本身超强的柔性性,Ni和rGO的均匀沉积使得复合纤维具有良好的导电性以作为集流体和纳米MnO2的沉积骨架;2)蜂窝状结构的MnO2缩短了快速充放电过程中的离子传输路径,使得MnO2能够被充分利用。
进一步将该纤维状超级电容器编织到普通织物中,与普通衣物相集成,可以作为可穿戴电子设备的有效供电单元,两个器件串联可实现3.6V的工作电压,两器件并联则可将输出电流加倍,进一步证明了该柔性器件良好的可集成性,为高性能纤维状柔性超级电容器的设计和构建提供了新的策略和参考,继续推进柔性、可穿戴智能电子设备的发展。
相关研究成果发表于Nano Energy(DOI:10.1016/j.nanoen.2017.03.022.)上,文章标题:Hair-based flexible knittable supercapacitor with wideoperating voltage and ultra-high rate capability.
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