超柔软核壳无机纳米纤维用于能源与传感应用

《Advanced Fiber Materials》：Ultrasoft Core–Shell Inorganic Nanoyarns for Energy and Sensing Applications

　　

摘要

具有高电导率、可调控氧化还原活性和优异化学/热稳定性的无机纳米纱线是高性能多功能纤维的理想组分。然而，将无机功能性与可穿戴纤维系统所需的柔软性、耐久性和可加工性相结合仍是一项重大挑战。本文提出了一种超柔软核壳纳米纱线，由无机纳米带核和聚合物壳组成，在保持高电学性能的同时展现出卓越的机械柔顺性。无机核通过单层、粒子修饰和多层层压等结构提供了多功能性和结构多样性。我们提出了一种接地核静电纺丝策略，在无机核周围形成多孔聚合物壳，在具有韧性和柔性的框架内提供机械增强、电绝缘以及活性物种的扩散通道。所提出的核壳纳米纱线可作为高效水电解电极，在纤维型超级电容器中提供高体积能量密度，并可作为力传感器检测到微牛顿量级的力。这些结果确立了核壳纳米纱线作为可穿戴能量与传感系统通用且可扩展的平台。

图解摘要

具有高电导率、可调控氧化还原活性和优异化学/热稳定性的无机纳米纱线是高性能多功能纤维的理想组分。然而，将无机功能性与可穿戴纤维系统所需的柔软性、耐久性和可加工性相结合仍是一项重大挑战。本文提出了一种超柔软核壳纳米纱线，由无机纳米带核和聚合物壳组成，在保持高电学性能的同时展现出卓越的机械柔顺性。无机核通过单层、粒子修饰和多层层压等结构提供了多功能性和结构多样性。我们提出了一种接地核静电纺丝策略，在无机核周围形成多孔聚合物壳，在具有韧性和柔性的框架内提供机械增强、电绝缘以及活性物种的扩散通道。所提出的核壳纳米纱线可作为高效水电解电极，在纤维型超级电容器中提供高体积能量密度，并可作为力传感器检测到微牛顿量级的力。这些结果确立了核壳纳米纱线作为可穿戴能量与传感系统通用且可扩展的平台。

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