苏州纳米所在可穿戴纤维器件研究领域取得新进展

　　作为碳纳米管纤维的重要发展方向，柔性纤维状可编织电学器件正处于蓬勃发展阶段。柔性纤维状的电学器件，如纤维状锂离子电池、纤维状太阳能电池、纤维状记忆存储器及纤维状超级电容器，可以编织成各类织物，与人们日常穿戴结合起来，用于制备智能织物。碳纳米管纤维，以其柔性、质轻、高导电及多级界面等特点非常适合作为柔性的导电电极。

　　最近，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所李清文团队在柔性可穿戴器件研究方向取得了新进展。他们采用柔性的碳纳米管纤维作为导电电极，通过溶液法在纤维表面依次包裹上致密的n型TiO2电子传输层，介孔TiO2，钙钛矿（CH3NH3PbI3-xClx），P3HT/SWNT空穴传输层及Ag纳米线，随后与另外一根碳纳米管纤维通过加捻形成双螺旋结构，最后将整个电池采用透明聚合物封装，使得电池稳定性有了大幅提升。研究表明，电池的效率可高达3.03%，弯折次数1000次依然能保持初使效率，且在空气中的稳定性大于96小时。该研究成果发表在《先进材料》（Advanced Materials, 2015, 27, 3831-3835），并被国际科学新闻杂志New Scientist 报道（图1）。同时，他们还在纤维表面包裹上一层结构无序的石墨烯功能层，将功能化的碳纳米管纤维相互交叉叠加，制备出基于碳纳米管纤维的非挥发性全碳记忆存储器原型器件。真空条件下，器件的开关比最高可达109，开关速率小于3 ms，开关次数大于500次。相关工作发表在《物理化学化学物理》（Physical Chemistry Chemical Physics，17(11): 7104-7108.）（图2）。

　　此外，课题组还与苏州捷迪纳米科技公司共同努力推进碳纳米管纤维的工程化研究（图3），目前已经取得了阶段性的进展。该系列工作获得了国家自然科学基金、中科院百人计划和苏州纳米所的大力支持。

图1：可穿戴式纤维状钙钛矿太阳能电池

图2：基于碳纳米管纤维的非挥发全碳记忆器件

图3：碳纳米管纤维工程化