成果简介
在可穿戴电子设备快速发展的背景下，对柔性、高性能储能器件的需求日益增长。MXene作为新兴二维材料，以其高电导率和层状结构成为构建柔性电极的重要选择。本文，北京服装学院张梅教授团队在《Chemical Engineering Journal》期刊发表了题为“Microfluidic-oriented assembly of MXene composite fibers for flexible zinc ion supercapacitors with high energy density”的论文，研究采用微流控辅助湿法纺丝技术，在纺丝过程中通过变径微通道引导MXene与GO纳米片层沿纤维轴向定向排列，构建出径向有序多孔结构的rGO/MXene复合纤维电极。在此过程中，GO不仅作为可纺性载体，还能有效抑制MXene片层的堆叠团聚。
此外，通过优化rGO含量（10%~30%），发现当rGO/MXene质量比为1:9时（即10% rGO/MXene纤维），纳米片层呈现更加紧密交织的三维网络结构，其比表面积高达50.14 m2g-1，且轴向取向度（Hermann因子0.62）显著优于高rGO 含量纤维。这种结构特征为电解液离子提供了连续贯通的传输路径，同时扩大了离子吸附/脱附的有效界面面积，并通过电化学沉积制备出Zn包覆70% rGO/MXene的70% rGO/MXene@Zn纤维阳极，组装成性能优异的锌离子混合超级电容器（ZIHSCs），实现了1180 mF cm-2的优异面积比电容、0-1.6V的宽电压窗口、104.9 μWh cm-2的高能量密度以及良好的实际应用。
图文导读
图1. Fabrication of MXene based composite fibers with the radially oriented porous channels for flexible supercapacitors.
小结
综上所述，本研究提出的微流控定向组装和电化学沉积策略，成功构建了结构稳定、离子通道丰富的10%rGO/MXene纤维阴极与70% rGO/MXene@Zn纤维阳极，组装成高性能的柔性ZIHSCs器件，该器件在0.4 mA cm-2下表现出1180 mF cm-2的面积比电容和104.9 μWh cm-2的能量密度，具有优异的柔性、稳定性和实际应用潜力，超过了之前报道的许多类似装置。该工作通过材料结构调控、界面优化与宏观器件构建的多维度协同，为柔性能源器件、智能服装供能系统提供了先进方案，为MXene在柔性能源领域应用拓展提供了重要先例。
文献：10.1016/j.cej.2025.162864
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