电极框架的定向构造与离子/电子传输路径的对齐对电化学过程至关重要。然而，传统制备策略存在工艺复杂、难以实现规模化生产等瓶颈。本文，浙江大学张玲洁、Ningzhong Bao等在《ADVANCED MATERIALS》期刊发表名为“Flow-Regime-Controlled Fabrication of CNT-Bridged Vertically Aligned rGO/MXene Fibers for High-Performance Fiber Supercapacitors”的论文，研究开发了一种流体驱动湿法纺丝策略，用于制备碳纳米管（CNT）桥接的垂直取向氧化石墨烯（rGO）/MXene纤维（CNT-VA-GMFs）。
通过精确调控流动模式，垂直排列的rGO/MXene纳米片与CNT桥接结构协同构建出：开放多孔通道实现快速离子传输，连续导电网络保障高效电子转移，丰富活性位点提升电荷存储能力。由此制备的CNT-VA-GMF电极在H₂SO₄电解液中展现出优异的离子传输性能、卓越的比电容（740 F g⁻¹）及出色的长期循环稳定性（30,000次循环后容量保持率达98%）。组装的柔性不对称超级电容器在保持强劲机械柔韧性的同时，实现了224Wh kg−1 （在1200W kg−1条件下）的卓越能量密度。
图1、a) Schematic diagram of the flow-driven wet-spinning process for CNT-VA-GMF; b) Front-view and c) cross-sectional micro-CT images of CNT-VA-GMF; d) Front-view and cross-sectional SEM images of CNT-VA-GMF; e) High-magnification SEM and f) TEM images of CNT-VA-GMF; g) EDS elemental mapping of Ti and C in CNT-VA-GMF; h) Structural schematic of CNT-VA-GMF; i) N2 adsorption-desorption isotherms of GMF, VA-GMF, and CNT-VA-GMF.
综上所述，通过精确调控膨胀流与塞流之间的流动状态转变，成功制备了基于二维材料的纤维，其具有碳纳米管桥接的垂直取向rGO/MXene结构。原位极化显微镜与计算流体动力学模拟揭示，垂直结构的形成不仅需要膨胀流的取向效应，还需塞流作用以稳定二维纳米片的定向垂直结构。具有该垂直构型的CNT-VA-GMF通过流驱动湿法纺丝技术实现了规模化连续制备。令人鼓舞的是，垂直有序孔结构、MXene/rGO异质界面与CNT桥接骨架的协同作用，使CNT-VA-GMF具备缩短的离子扩散路径、增强的电子导电性及丰富的电化学活性位点。由此，CNT-VA-GMF实现740 F g⁻¹的比电容及超长循环稳定性（在H₂SO₄电解液中经30,000次循环后保持98%容量），验证其卓越的电荷存储能力与可逆离子吸附/脱附动力学特性。此外，组装的FSC展现出224 Wh kg-1的能量密度、延长循环寿命（20,000次循环后保持率达98%）及优异柔韧性，成功驱动LED灯、电风扇和玩具船等应用实证。
文献：https://doi.org/10.1002/adma.202516561
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