柔性多功能材料与器件

围绕新能源材料与器件等新兴领域对柔性及可穿戴等材料轻型化、微型化、功能集成化的发展需要，重点开展能量储存与转换等多功能集成的柔性多功能材料和器件的研究。

纤维状超级电容器在可穿戴电子织物领域前景广阔。传统纤维电极因缺乏有效交联和离子通道，性能受限。研究团队用液晶化湿法纺丝技术，制得 Ti3C2Tx MXene 纳米片组成的定向纤维电极，借静电作用强化交联、调控结构。该 MXene 纤维电容器能量密度达 77.6 mWh cm−3，柔韧稳定，可集成于纺织品供电，为可穿戴设备发展提供新方案。

溶液处理 MXene 墨水是实现其前沿应用的有效途径，但制备无添加剂的高稳定、易加工墨水颇具挑战。研究提出以氧阴离子封端的 Ti3C2Tx MXene 墨水，其自抗氧化能力强，保质期长达 5 个月，氧阴离子增强层间作用，使墨水稳定均匀、可加工性佳。基于此墨水制得的纸基超级电容器性能优异、可定制，该策略为 MXene 在柔性电子领域应用奠定基础。

独立排列纤维可兼顾柔韧性与电化学性能，契合纤维电池需求。研究提出由二维钨酸盐与 MXene 纳米片混合液晶胶体纺制的独立式排列纤维，用于锂 / 钠离子电池。其独特结构构建三维离子通道，实现快速电荷转移，兼具高赝电容与柔韧性，电池展现高可逆容量、优异倍率及循环性能，机械变形下仍可为多种设备供电，有望推动可穿戴电子领域发展。

纤维电池在可穿戴能源领域愈发关键，但其离子传输动力学迟缓制约应用。研究以二维钨酸盐和石墨烯纳米片为单元，构建含二维纳米流体通道与三维互联隧道的纤维电极，加速离子传输，实现高效赝电容存储。制备的锂 / 钠离子纤维电池容量高、倍率优、循环超千次、柔韧性强，机械变形下仍能点亮 LED，为纤维电极结构设计提供新思路，有望提升可穿戴电池性能。