为满足可穿戴式智能产品的供电与通信需求，具有高柔韧性、高透气性的纤维基储能织物成为全球研究热点。导电聚合物由于具有较高的导电性、储能特性以及溶剂加工性被广泛应用于纤维基储能器件的电极制备。然而，在传统的液相或气相氧化聚合法中，导电聚合物通常以颗粒自组装的方式在纤维基底上聚合成膜。这类结构虽然能展现良好的电化学性能，但活性材料与纤维界面的结合并不牢固。当纤维发生弯曲扭转等形变时，极易破坏电极结构与降低载量，大幅影响器件的使用寿命。因此，开发一种导电聚合物与纤维界面的新型结合方式，对长寿命、高性能纤维基储能器件的基础研究与实际应用十分重要。

近日，武汉纺织大学省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室的万骏教授团队在Carbohydrate Polymers上发表了题为“A universal construction of robust interface between 2D conductive polymer and cellulose for textile supercapacitor”的论文。该论文报道了一种利用盐模板辅助气相聚合法，创新性地实现了二维导电聚合物在传统纤维素纤维界面的水平取向生长。这种牢固的两相界面能充分利用二维纳米材料的本征物化特性，大幅提升电极的结构稳定性，改善其电化学储能特性与循环寿命。该研究结果为纤维界面生长与高稳定性储能器件研究提供了新思路，并具有可商业化批量生产的潜力。

本文要点：

（1）在传统结合方式中，纤维的弯曲扭转等形变会导致电极的结构破损与载量下降，严重影响复合纤维的电学性能，大幅降低其电化学特性。

（2）利用盐模板辅助气相聚合法，能在传统纤维界面成功实现二维导电聚合物的水平取向构筑，大幅提升复合纤维的断裂强度与电导率弯曲寿命。

（3）良好的结构稳定性与电化学性能主要源于二维纳米片的高导电性、高机械强度、高离子传输速率与丰富的氢键作用力。

（4）该水平取向包覆的生长机理主要受盐模板的分布均匀性与载量有关，而与纤维表面亲疏水性关联较小。该方法可拓展到棉、涤纶、羊毛、莫代尔、芳纶等多种传统纤维上。

（5）同样可拓展为聚吡咯、聚苯胺与聚噻吩的普适性制备。此外，不同于传统方法，该方法生长的纤维表面光滑，不易堵塞织物孔隙，能维持原始织物的高透气性与高弹性等特质。

（6）所制备的超级电容器织物能展现优异的电化学储能特性、循环稳定性与弯曲循环寿命。

作者简介：

万骏，男，1990年生，武汉纺织大学特聘教授。本博及博士后毕业于华中科技大学。现为省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室研究成员。获批湖北省楚天学者计划“楚天学子”、国家留学基金委全额资助赴新加坡国立大学访问学者。长期从事新能源纳米材料的新型制备与高性能智能纺织品的研究。主持及参与了国家自然科学基金3项、湖北省自然科学基金1项、湖北省教育厅青年人才项目1项、中国博士后科学基金1项、国家重点实验室基金1项、湖北省重点实验室基金2项。共发表SCI收录论文20余篇，被引用1000余次。以第一作者及通讯作者身份在Adv. Funct. Mater.、J. Mater. Chem. A、Carbon、Carbohyd. Polym.、Nanoscale等学术期刊发表论文10余篇。已授权中国发明专利3项。担任Front. Mater.、Front. Technol.期刊客座编辑、武汉纺织大学学报编委、新加坡Viser专家库材料专家委员会委员、湖北省化学化工学会会员。

论文链接：

Jun Wan^#, Rong Hu^#, Junfeng Li^#, Shiyun Mi, Jinglin Xian, Zhiheng Xiao, Ziyang Liu, Aojie Mei, Siqi Xu, Mingzhao Fan, Huiyu Jiang*, Qian Zhang*, Huihong Liu*, Weilin Xu, A Universal Construction of Robust Interface between 2D Conductive Polymer and Cellulose for Textile Supercapacitor.Carbohydrate Polymers2022,284, 119230

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144861722001345