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　　纖維，人們并不陌生。從1萬年前的獸皮、樹皮、草葉，到公元前的天然纖維，再到20世紀(jì)至今每個(gè)人都穿過的合成纖維，纖維已經(jīng)深深嵌入了人類服裝的演化史。未來，我們還能用什么樣的纖維來做服裝？

　　“智能的碳基纖維。”在3月30日愛思唯爾在線組織的能源前沿論壇上，中國科學(xué)院院士、東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院院長朱美芳教授給出答案，“世界上70多億人不僅要穿得漂亮，還要穿得更智能。”

　　保暖早已不再是人們對服裝的唯一要求。朱美芳介紹，1940年之前，人類處于天然和人造纖維時(shí)代，人們常常使用棉花、麻類、絲綢、羊毛、粘膠等纖維材料做衣服；從1950年到1980年，人類進(jìn)入常規(guī)合成纖維時(shí)代，從1980年到2000年，人類又進(jìn)入了差別化纖維時(shí)代，如使用異形纖維、易染纖維等；而進(jìn)入新世紀(jì)至今，功能纖維的時(shí)代開啟了，抗菌纖維、阻燃纖維、抗靜電纖維、耐光老化纖維等產(chǎn)品進(jìn)入市場。

　　近年來，智能穿戴漸成熱潮，可穿戴電源器件也開始受到追捧。

　　“可穿戴電源可以向傳感器、集成電路和顯示屏等電子器件持續(xù)提供電力驅(qū)動。在不久的將來，能量轉(zhuǎn)換、能量儲存器件將與其他可穿戴設(shè)備實(shí)現(xiàn)高度集成化，而能量儲存器件將是關(guān)鍵的一環(huán)。”朱美芳說。

　　那么，用什么材料來制造這樣的存儲器件呢？朱美芳看中了碳基纖維。

　　“碳基纖維是理想的電極材料。石墨烯等碳材料，由于其高導(dǎo)電率、優(yōu)異的電化學(xué)性能，將會在這類智能服裝上大放異彩”。

　　如何將硬質(zhì)的碳變成柔軟的纖維，如何設(shè)計(jì)出儲電性能優(yōu)異的碳基雜化纖維，成為技術(shù)上面臨的挑戰(zhàn)。

　　這些年，針對這樣的挑戰(zhàn)，朱美芳帶領(lǐng)著科研團(tuán)隊(duì)不斷探索。2015年，他們首先開發(fā)了非液晶濕法紡絲法用于連續(xù)化制備石墨烯纖維。在氧化石墨烯液晶溶液中添加氫氧化鈉形成非液晶相紡絲液，以乙酸為凝固浴，他們采用自制濕法紡絲設(shè)備和后還原處理技術(shù)制備了多孔石墨烯纖維。

　　“堿液的加入，增強(qiáng)了氧化石墨烯片層之間的靜電排斥作用并削弱了含氧官能團(tuán)之間的氫鍵相互作用，從而阻止了片層間液晶態(tài)的形成；另外，紡絲過程中初生絲表層的酸堿反應(yīng)和芯部的靜電排斥作用同樣阻止了片層取向結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，最終實(shí)現(xiàn)了纖維的多孔結(jié)構(gòu)。”朱美芳說。

　　不僅如此，他們還實(shí)現(xiàn)了石墨烯纖維的連續(xù)化制備，及石墨烯纖維器件與面料的集成。

　　以此為基礎(chǔ)，朱美芳及其團(tuán)隊(duì)又開發(fā)了各種類型和結(jié)構(gòu)的石墨烯雜化纖維，如聚乙烯醇/石墨烯纖維、纖維素納米晶/石墨烯纖維等。最近，團(tuán)隊(duì)還以浮動催化化學(xué)氣相沉積法成功制備了碳納米管雜化纖維，用其組裝的超級電容器的電化學(xué)性能得到顯著提高。

　　“碳基雜化纖維的高導(dǎo)電性和多孔特征，使可穿戴能量存儲器件在規(guī)模化使用方面展現(xiàn)出可期的未來。”朱美芳說。

　　她同時(shí)表示，未來，該領(lǐng)域仍有一些需要解決的問題，如氧化石墨烯原料的低成本化、穩(wěn)定化和標(biāo)準(zhǔn)化，石墨烯纖維器件及改性聚合物纖維規(guī)模化生產(chǎn)和實(shí)用技術(shù)的研發(fā)等。

　　“我們也將進(jìn)一步提高基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新水平，設(shè)計(jì)組裝具有更高質(zhì)量和更好可穿性的碳基纖維及器件。”朱美芳說。