齐备标题：东华大学《CarbonEnergy》综述！：石墨烯纤维超等电容器储能过程的能源学究诘-揭示机理、制造、本性抵制和可穿着应用步非烟 足交

石墨烯纤维超等电容器（GFSCs）具有功率密度高、充放电速度快、轮回经久性长和编织才气强等优异本性，因而备受激情。可是，石墨烯纤维（GFs）固有的挑战，极端是受限的离子可干涉比名义积（SSA）和渐渐的离子传输能源学，碎裂了扫尾最好电容和速荒诞能。尽管已讨论于GFSCs的综述，但在长远探讨主宰GFSCs储能过程的能源学方面仍存在彰着差距。

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本综述，东华大学张坤究诘员团队、加拿大滑铁卢大学AipingYu教化、复旦大学王兵杰 副究诘员等在《Carbon》期刊发表名为“Kineticinvestigationoftheenergystorageprocessingraphenefibersupercapacitors:Unravelingmechanisms，fabrications，propertymanipulation，and wearableapplications”的综述，旨在通过长远分析GFSCs的储能机制、制造方法、本性操作和可穿着应用来填补这一空缺。通过对储能过程的表面分析，仔细转头了先进的GF制造方法中的特定参数，这些参数可用于调动纳米/微结构，从而增强储能能源学。极端是，通过创建更多离子可干涉的SSA和引入特地电容元件，可扫尾增强离子存储，而通过裁减传输通说念长度和改善电解质离子的可干涉性，可扫尾加快离子传输。

基于已设备的结构-性能关系，本文转头了构建GF电极最好名义和结构轮廓的几种关节战略。由于GFSC具有优异的柔韧性和耐磨性，本综述进一步强调了它们算作使用传统纺织技巧构建多功能电子纺织品的基础元素的后劲。总之，本综述长远探讨了GFSC现在濒临的挑战，并提议了潜在的究诘主意。

图1、具有更强储能能源学性能的GFSCs的开发暗示图，包括制造方法、结构-性能关系以及最好名义和结构轮廓。

2小结与瞻望

石墨烯以其优异的导电性、高表面SSA和高表面比电容而知名，东说念主们对其在GFSC中的潜在用途进行了正常的究诘。自石墨烯被发现以来，东说念主们一直把重心放在将石墨烯的优异本性调动为宏不雅纤维结构上。可是，由于石墨烯纳米片在重大的范德华力和π-π相互作用的初始下会再行堆叠，因此GFSCs的储能能源学在现实中受到了驱散。本综述长远探讨了GFSCs的能量存储，究诘了能量存储机制、先进的GF制造方法和工艺参数调制，以及构建GF电极最好名义和结构轮廓的关节战略。此外，还陈说了电极结构与储能能源学之间骇人闻听的关系，这在决定GFSCs电化学性能方面起着至关紧要的作用。简而言之，电解质离子存储主要取决于GF中离子可干涉的SSA和电容外要素，它们是决定GFSC能量密度的关节因素。同期，速度才气依赖于电解质离子的快速传输，这不错通过裁减传输通说念长度和促进电解质离子的可及性来扫尾。因此，高性能GF电极的策画理念主要包括以下几个紧要方面：(1)高导电性，扫尾快速电子传输；(2)大的离子可及性SSA，以及合适电解质离子传输和存储的孔径和漫衍；

(3)石墨烯与掺入材料之间的界面粘协力强，可扫尾高效的电子传输和离子传输；

(4)优异的机械性能，如柔韧性和拉伸强度，可在多样应用场景中扫尾沉着的性能。

值得看重的是，高性能GF电极的策画是一项空洞性使命，需要平衡洽商上述各个方面。诓骗GFSCs的出色机械和电化学本性，东说念主们如故凯旋地诓骗传统纺织品坐褥方法（包括编织、真挚、编结、刺绣、十字绣等）将这些GFSCs集成到多功能电子纺织品中。尽管在策画具有增强离子传输和存储功能的GFSCs方面取得了权贵进展，但在扫尾高性能GFSCs的本色应用方面仍存在一些挑战：1.三维分层多孔GF的合成过程要求一点不苟，以确保质料和性能的一致性。现时的挑战包括精准抵制孔径、漫衍和润湿性，以扫尾均匀的GF结构。此外，要普及三维分层多孔GF在营业家具中的适用性，开发大鸿沟制造技巧大势所趋。2.关于羼杂GFSCs而言，石墨烯与伪电容材料之间的界面相互作用在电子传导和保护伪电容材料不脱离方面起着关节作用。现存的复合GF频繁依靠物理吸附来集成伪电容材料，因此在反复充放电轮回后容易出现结构崩溃。因此，需要共同奋力加强复合GF的名义齐备性。3.在触及东说念主体斗争的场景中应用GFSC时，它们会受到机械应力、温度变化和湿度等因素的影响，从而裁减GFSC的使用寿命。当务之急是在大鸿沟坐褥中继承有用的封装战略来缓解这一问题。这些战略旨在沉着GFSC的性能，尤其是在东说念主体本色使用过程中遭受的动态和多样条目下。此外，优化封装材料的弹性、柔嫩度和透气性仍是一个捏续的课题，以提妙手体舒限度和可用性。4.大鸿沟制造GFSCs需要在机器纺织过程中即使发生要紧变形也能保捏机械和电化学本性。为评估GFs是否合适大鸿沟可穿着应用而制定要领至关紧要，其中包括机械强度、柔韧性、安逸肠、透气性和耐用性等洽商因素。

尽管如斯，跟着GFSCs中电极结构与储能能源学之间的联系性日益彰着，实验室示范与本色应用之间的差距已大大收缩。GFSCs的将来发展主意包括嘱托现存挑战和推进技巧更正常的本色应用。下文提议并概述了一些关节趋势和发展鸿沟：

I.普及举座性能：将无间奋力优先洽商奈何普及GFSCs的能量密度、速度才气和遥远沉着性，包括优化电极材料、立异电解质和经心策画结构设立。究诘东说念主员将无间普及GFs的质料和纯度，这不错通过改造合成工艺、遴荐优质原材料、引入名义改性和调动纺丝参数来扫尾。除了石墨烯，探索先进的电容材料也为制造性能全面普及的复合GF提供了广博的出息。开发立异的复合模式和结构关于在石墨烯和其他要素之间设备正经的界面相互作用至关紧要。

为了沸腾可穿着应用的严格要求，电解质必须具备安全性、无毒性、不能燃性以及对健康现象的顺应性。究诘重心将放在探索具有更宽电压窗口的立异固态电解质上，旨在进一步普及GFSC的能量密度。此外，精准调动电极/电解质界面粘附力（如机械强度和电阻）、确保电解质离子尺寸与GF电极孔径之间的兼容性以及优化电解质浓度亦然最大限制诓骗GF的关节才略。

GFSC结构设立的策画对普及其性能和应用价值起着关节作用。通过优化GF的罗列密度和取向，不错权贵普及器件内的有用名义积和离子传输成果。经心策画的布局结构还能最大限制地减少内阻和电容损耗，从而普及举座性能。这种涵盖材料优化、电解质立异和结构策画的空洞方法有望推进GFSCs向更高性能和更正常应用场景发展。

II.可彭胀制造：

要推进GFSCs的营业化，就必须大鸿沟、沉着地坐褥高质料的GF。为扫尾这一主意，究诘使命将侧重于开发高性能GF的可彭胀制造技巧。湿法纺丝和微流体纺丝等现存技巧将进一步优化，以普及坐褥成果、驳倒老本，并扫尾对GF时势和性能（致使是一体化GFSCs）更紧密的抵制。此外，咱们还将重心探索新式制造技巧，以坐褥出更长、更踏实、电化学性能更优厚的GF。

此外，东说念主工智能和机器学习等先进技巧的整合也至关紧要。这些技巧不错扫尾智能化和自动化坐褥历程，普及坐褥成果和质料。智能算法可用于坐褥调度、优化工艺历程和预测设备故障。跟着环境的可捏续发展变得越来越紧要，东说念主们对开发更环保的制造历程也越来越感深嗜。

III.多功能和可穿着性集成：

在串联和并联设立中集成多个GFSC是增强输出功率的常见作念法。可是，在可穿着电子织物方面，传统的导电都集线会对设备的举座活泼性和齐备性组成挑战。为惩办这一驱散，饱读动究诘东说念主员探索特意针对可穿着电子织物应用的新式集成方法，从而灭亡对导电线的需求。

这种多功能集成将使可穿着设备约略实行更正常的任务，增强用户体验和功能。材料科学家、工程师和时装策画师之间的协同互助关于充分融会多功能和可穿着集成GFSC的后劲至关紧要。通过弥合技巧与策画之间的差距，他们不错创造出立异而实用的惩办决策，沸腾可穿着技巧市集的需求。

总之，GFSC的将来必须以改善基人道能目的为本性，同期惩办制造贫寒、探索新应用并确保环境的可捏续发展。跟着这些进展的张开，GFSCs推断将在塑造储能技巧表情方面融会紧要作用。

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