蘇州納米所在可穿戴纖維器件研究領域取得新進展

　　作為碳納米管纖維的重要發展方向，柔性纖維狀可編織電學器件正處于蓬勃發展階段。柔性纖維狀的電學器件，如纖維狀鋰離子電池、纖維狀太陽能電池、纖維狀記憶存儲器及纖維狀超級電容器，可以編織成各類織物，與人們日常穿戴結合起來，用于制備智能織物。碳納米管纖維，以其柔性、質輕、高導電及多級界面等特點非常適合作為柔性的導電電極。

　　最近，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所李清文團隊在柔性可穿戴器件研究方向取得了新進展。他們采用柔性的碳納米管纖維作為導電電極，通過溶液法在纖維表面依次包裹上致密的n型TiO2電子傳輸層，介孔TiO2，鈣鈦礦（CH3NH3PbI3-xClx），P3HT/SWNT空穴傳輸層及Ag納米線，隨后與另外一根碳納米管纖維通過加捻形成雙螺旋結構，最后將整個電池采用透明聚合物封裝，使得電池穩定性有了大幅提升。研究表明，電池的效率可高達3.03%，彎折次數1000次依然能保持初使效率，且在空氣中的穩定性大于96小時。該研究成果發表在《先進材料》（Advanced Materials, 2015, 27, 3831-3835），并被國際科學新聞雜志New Scientist 報道（圖1）。同時，他們還在纖維表面包裹上一層結構無序的石墨烯功能層，將功能化的碳納米管纖維相互交叉疊加，制備出基于碳納米管纖維的非揮發性全碳記憶存儲器原型器件。真空條件下，器件的開關比最高可達109，開關速率小于3 ms，開關次數大于500次。相關工作發表在《物理化學化學物理》（Physical Chemistry Chemical Physics，17(11): 7104-7108.）（圖2）。

　　此外，課題組還與蘇州捷迪納米科技公司共同努力推進碳納米管纖維的工程化研究（圖3），目前已經取得了階段性的進展。該系列工作獲得了國家自然科學基金、中科院百人計劃和蘇州納米所的大力支持。

圖1：可穿戴式纖維狀鈣鈦礦太陽能電池

圖2：基于碳納米管纖維的非揮發全碳記憶器件

圖3：碳納米管纖維工程化