DWNTY的基本属性。(A)图解说明制备MDC-1@DWNTY的制造方法的示意图，(B)光学显微镜(OM)图像，(C)扫描电子显微镜(SEM)图像，(D)透射电子显微镜(TEM)图像，(E)拉曼光谱，径向呼吸模式(RBM)，(F)热重分析(TGA)，(G) N2吸附等温线，和(H)DWNTY的应力-应变曲线。任意单位；重量%，重量%。信用:科学进展，DOI:10.1126/sciadv . ab 8631光纤型固态超级电容器可以为下一代可穿戴和柔性电子设备提供稳定的电源。通常，高电荷存储和优异的机械性能可以集成到单根光纤中，以实现光纤型固态超级电容器。在科学进展发表的一份新报告中，尤万娜、载延钦和载浩金以及韩国先进纳米混血儿和复合材料研究的科学家团队设计了一种“珠宝项链”——类似于由双壁碳纳米管纱线和金属有机框架组成的混合复合纤维。该团队对多金属氧化物燃料电池进行热处理，并将其转化为多金属氧化物燃料电池衍生的碳，以最大限度地提高储能能力，同时保持其机械性能。具有可调性能和机械坚固性的混合纤维在各种机械变形条件下发挥作用，从而使所得的超强纤维在悬挂10千克重量的同时提供足够的能量来激活发光二极管。具有下一代能量存储的柔性电子设备
目前存在着发展下一代便携式和柔性电子设备的巨大需求，包括卷起式显示器和具有轻型、柔性能量存储以维持高功率和能量密度的可穿戴设备。光纤型固态超级电容器易于操作和变形，对于实现下一代能量存储非常重要。研究人员探索了一些方法，包括用多孔材料扩大电荷存储位置，通过高导电性进行电荷传输，以及通过增强进行路径构建和纤维强化，用坚固的材料形成纤维型平台。这些发展仅仅表明性能的适度改善，集成光纤的发展仍然是存储大量电荷的重要目标。这种材料必须表现出高导电性和优异的机械性能，才能形成下一代电子产品。在这项工作中，万娜等人开发了一种具有电荷存储位置的“一体化”纤维，该纤维基于碳纳米管纱线和金属有机框架之间的异质混合复合材料，以保持高比表面积和优异的机械性能以及优异的导电性。
DWNTY合成过程的照片。(一)立式炉，(二)卷绕工艺，和(三)卷绕在辊上的成品DWNTY。学分:科学进展，DOI: 10.1126/sciadv.abl8631实验
在实验过程中，水热反应允许在双壁碳纳米管纱线表面生长大体积的金属有机骨架。利用热处理热解，该团队接下来将金属有机框架转化为金属有机框架衍生的碳，而不会损害双壁碳纳米管产品的电气和机械性能。这种混合纤维保持了可控的厚度、可调的性能和多孔纤维衍生的碳负载，在190.94毫瓦·厘米-3的功率密度下显示出7.54毫瓦·厘米-3的高能量密度，具有高变形能力，即使在10千克的重量负载下也能提供足够的功率来打开发光二极管灯泡。该团队通过直接纺丝双壁碳纳米管并将其结合成厚度在几十微米范围内的单一纤维来开发混合复合材料。该装置的结构设计使高度多孔的碳暴露在外，作为具有优异机械和导电性的高能储能系统。
IRMOF-1 @ DWNTY和MDC-1@DWNTY的表征。M1(3.0)@DW(1)和C1(3.0)@DW(1)的光学显微镜图像、(C和D)扫描电镜图像、(E)拉曼光谱和(F) N2吸附等温线。不同前体浓度下M1@DW(10)的光学显微镜图像和扫描电镜图像。信用:科学进展，DOI:10.1126/sciadv . ab 8631装饰双壁碳纳米管纱线(DWNTY)外表面
Wan Na等人基于浮动催化剂合成工艺，通过直接纺丝纳米管纱线来制造混合复合材料，从而生产出DWNTY(双壁碳纳米管纱线)。他们将产品结构浸入丙酮中以增加密度和强化产品。用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜图像观察，直径为15米的双光子晶体包含数千个直径为5纳米的单个双光子晶体。然后，科学家们使用拉曼光谱和热重分析来证实产品的高结晶度和纯度以及高集成度。由此产生的混合光纤构成了下一代光纤储能系统的基本组件。研究小组随后直接将混合物碳化至900摄氏度，以提供优异的导电性和微孔性。这种多用途的方法允许控制DWNTY的厚度，并在DWNTY表面上调制MOFs的密度。
混合复合纤维的IFSS测量。(一)图解说明IRMOF-3@mDWNTY的IFSS测量的示意图。IFSS测量过程中(B) IRMOF-1@DWNTY和(C) IRMOF-3@mDWNTY的光学图像。(四)IFSS测量值的比较。信贷:科学进展，DOI:10.1126/sciadv . ab 8631调节混杂复合材料的界面以获得高变形性
为了促进更强的界面键，Wan Na等人在DWNTY表面引入了官能团，并改变了用于MOF合成的配体，以诱导额外的分子间相互作用。利用x光光发射光谱和傅里叶变换红外光谱，该团队通过使用对氨基苯甲酸的重氮化将羧基引入纳米管纱线的表面，同时保持构建体的原始性质(他们将其标记为mDWNTY)。万娜等人利用x光衍射图证实了纱线表面的功能化，而没有改变其石墨结构。然后，他们用含有胺基的配体(标记为IRMOF-3)取代有机配体，以诱导与新引入双壁碳纳米管纱线表面的羧基的额外相互作用。该团队模拟了界面改性对材料(纱线和金属有机框架)之间界面强度的影响，以显示界面改性的有效性。
MDC-3 @ mDWNTY基全固态超级电容器在各种变形条件下的电化学和机械可靠性。信用:科学进展，DOI: 10.1126/sciadv.abl8631展望——增强混合复合全固态超级电容器的储能容量和储能性能
该团队假设通过开发带有多孔材料的加厚纤维来提高设备的存储性能。并通过结合100根纤维，然后在前体溶液存在的情况下，在纤维上生长含有胺基的配体，来实现这种结构的增稠。研究小组随后将胺基碳化，形成可承受各种变形的yar n，以设计纤维和纺织品超级电容器。在拉伸试验中，他们注意到保存的结构，即使在500个循环的重复弯曲后，用无可争议的电通路网络来显示混合复合纤维的优越性。进一步的结果验证了全固态超级电容器的可行性。进一步的表征研究强调了超级电容器的电容，以证实全固态超级电容器在各种变形条件下的机械鲁棒性。即使在反复弯曲后，该产品在500次循环后仍显示出88%的电容保持率，以验证其卓越的灵活性。储能性能在各种弯曲角度下保持不变，以显示用于纤维加工技术的超级电容器的机械可靠性。通过这种方式，游婉娜和同事展示了一种新型的类珠宝项链状混合复合纤维，由包覆有MOF珠的DWNTY制成，作为一体式纤维er型全固态超级电容器。该研究建立了一种简单的策略，赋予混合复合纤维机械强度，以提高储能可靠性，从而形成高性能纤维型超级电容器。
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