清洁海绵

  在可穿戴设备和电子皮肤中，轻质弹性碳资料因其压力传感和储能功用而十分重视。本文，上海工程技能大学辛斌杰 教授团队在《ACS Appl. Nano Mater.》期刊宣布名为“Sponge-Inspired Super-Lightweight Porous Carbon Nanohybrid Fiber Aerogels: Implications for High-Performance Electrodes”的论文，研讨提出了一种使用碳纳米纤维（CNF）、硼酸和尿素成分，经过静电纺丝和高温碳化工艺制作三维弹性碳纳米纤维海绵的办法。此外，碳气凝胶在更大的作业范围内具有十分超卓的可恢复性和可变形性。将这样一种资料融入超级电容器的作业环境中，其超卓的电化学功能和机械灵活性令人形象深入。

  开发具有定制机械功能的高弹性和超亲水性碳气凝胶关于完结高压缩超级电容器和应变传感器至关重要。碳资料的轻质和弹性为用于无缝人体健康监测和人机交互的可穿戴压力传感器带来了期望。对三维可拉伸超级电容器的寻求处理了面积到面积电容的约束以及与三维可穿戴设备的兼容性问题。高功能电极资料（如三维碳纳米资料）的规划关于推进电化学储能设备的开展以及为能源危机和环境污染供给处理方案至关重要。

  图4. (a) 碳纳米纤维海绵电极的三电极 CV 电化学功能测验和 (b) 不同扫描速率下 PANN-15 的测验成果；(c, d) 碳纳米纤维海绵电极的三电极 EIS 电化学功能测验。

  图5：（a、c、e）1、2 和 3 毫米样品在扫描速率分别为 10、20 和 50 mV/s 时的 CV 曲线 毫米样品在电流密度分别为 1、2 和 3 A/g 时的 GCD 曲线 毫米样品的比电容曲线：双电极检测体系下 PANNB-15 电极的 (a) CV、(b) GCD、(c) 比电容值以及 (d) 功率密度和能量密度。

  综上所述，本研讨选用静电纺丝技能和高温碳化办法，在聚丙烯腈纺丝溶液中参加不同质量的硼酸，制备了硼氮双掺杂碳纳米纤维海绵。静电纺丝法一步成功制备了硼氮双掺杂碳纳米纤维海绵。该研讨经过对碳纳米纤维结构能够进行体系化规划，并在由聚丙烯腈、尿素和硼酸组成的纺丝浆猜中引进硼酸，成功制备出具有有序分层结构的柔性碳纤维海绵。这种安稳的三维网络结构的树立归功于柔性碳纳米纤维缠结互连所发生的网络内部热变形的削减。

  碳纳米杂化纤维气凝胶具有许多长处，在用作超级电容器的电极时，可展现出特殊的电化学特性。研讨着重，硼和氮双掺杂碳纳米纤维海绵在 0.25 A g-1 的条件下显示出高达 165 F g-1 的比电容值，一起具有十分显着的循环才能，1000 次循环后电容坚持率为 90.6%，这表明了所制作海绵的优越性。但是，与现有的电化学资料比较，独立式柔性固态电容器（SSC）的电化学功能明显，证明了其在带状化学范畴的可行性。最终，硼和氮双掺杂碳纳米纤维海绵表现出超卓的电化学功能、明显的机械柔韧性和优异的潮湿性，使其成为高功能储能设备的抱负候选资料。

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