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　　近日，碳材料領(lǐng)域知名期刊Carbon(工程技術(shù)類一區(qū)，IF2020=9.594)在線發(fā)表西南大學(xué)家蠶基因組生物學(xué)國家重點實驗室代方銀教授團隊題為“Low cost, green and effective preparation of multifunctional flexible silk fabric electrode with ultra-high capacitance retention”(低成本綠色高效制備超高電容保持率多功能柔性絲織物電極)的研究論文。

　　柔性可穿戴式儲能裝置不僅要求高電化學(xué)性能，還應(yīng)具備輕量、透氣、靈活、適合人體的特點，可集成到不同的可穿戴系統(tǒng)中。迄今為止，制備具有良好電化學(xué)性能和良好力學(xué)性能的柔性電極仍然是一個挑戰(zhàn)。盡管制備石墨烯基紡織品的方法多種多樣，如真空過濾、直接浸涂、噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷、化學(xué)氣相沉積、刷涂等，但這些方法都將氧化石墨烯直接與織物結(jié)合來制備還原氧化石墨烯(RGO)織物，導(dǎo)致導(dǎo)電率低。同時，這些制備方法也存在活性物質(zhì)易脫落、設(shè)備成本高、制備工藝復(fù)雜等問題。因此，研究人員往往使用交聯(lián)劑(牛血清白蛋白、聚多巴胺和其他交聯(lián)劑)在織物上結(jié)合氧化石墨烯以提高導(dǎo)電性，這又導(dǎo)致成本的增加和環(huán)境的污染，所制備的RGO織物的導(dǎo)電性也有待提高。同時，使用非活性物質(zhì)作為交聯(lián)劑也會導(dǎo)致離子擴散速度變慢、接觸電阻變大、材料壽命變短等。因此，迫切需要一種低成本、環(huán)保且有效的方法來制備用于可穿戴應(yīng)用的高性能RGO織物電極。

　　由于比表面積有限、表面基團少以及與活性材料的相互作用弱，柔性基板通常具有低負載效率和較差的電極循環(huán)性能。充分利用基材的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)，對提高織物電極的性能具有重要意義。與其他紡織品不同，絲綢表面富含官能團(羧基、氨基、羥基等)，可以更好地與活性物質(zhì)結(jié)合。此外，其層狀互連結(jié)構(gòu)提供了良好的可擴展性和3D框架的可能性，并且可以為活性材料的負載提供大的表面積。三元溶劑是CaCl2、C2H5OH和H2O的混合溶液(摩爾比1:2:8)，常用于溶解蠶絲制備再生絲素蛋白。由此，在可控條件下使用三元溶劑對絲綢織物進行預(yù)處理，可以增加織物的比表面積并最終增加活性材料的負載。

　　基于上述問題和分析，西南大學(xué)代方銀教授團隊研究人員將蠶絲織物用三元溶劑預(yù)處理，然后采用超聲輔助循環(huán)干燥法直接制備了具有柔性超級電容器和傳感器應(yīng)用潛力的低成本、環(huán)保型、高性能還原氧化石墨烯絲織物電極(RGO-蠶絲織物)。

　　引人矚目的是，所制備的RGO蠶絲織物電極在10000次充放電循環(huán)后仍具有148%的超高電容保持率和良好的電化學(xué)性能。同時，RGO蠶絲織物電極不僅具有形變響應(yīng)和優(yōu)異的抗紫外線性能(UPF=2182.63)。在2000次彎曲折疊下性能幾乎保持不變，具有優(yōu)異的柔韌性，可以作為監(jiān)測人體行動的傳感器。

　　該研究為制備高性能的柔性蠶絲織物電極提供了一種低成本、環(huán)保、可擴展的途徑，所制電極在可穿戴電子產(chǎn)品領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力。

　　西南大學(xué)家蠶基因組生物學(xué)國家重點實驗室為論文第一署名單位，蠶桑紡織與生物質(zhì)科學(xué)學(xué)院纖維材料與工程專業(yè)2018級碩士研究生蔡海華為本文第一作者，紡織科學(xué)與工程專業(yè)2021級碩士研究生汪宇佳為本文共同第一作者，代方銀教授為論文最后通訊作者，李智副教授為論文共同通訊作者。該項研究由國家自然科學(xué)基金和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系經(jīng)費資助。

　　論文在線后隨即引起關(guān)注，騰訊網(wǎng)以“148%的電容保持率，抗紫外線性能提高67倍|低成本、綠色、高效制備多功能柔性RGO絲織物電極”為題進行了詳細報道(https://new.qq.com/omn/20211214/20211214A014AE00.html)。

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.11.042