随着电子技术的飞速发展，传统纺织品在满足可穿戴电子产品的需求方面面临着挑战。集储能、电磁干扰屏蔽（
EMI
）和光热转换于一体的多功能纺织品有望缓解这一问题。棉织物由天然生物质材料
—
纤维素编织而成，凭借特殊的舒适性、柔韧性和耐用性在众多纺织品中脱颖而出，是研发储能材料、构建电磁屏蔽网络和实现光热转换路径的理想载体。然而，由于传统棉织物储存和转移电荷的能力较差，光热转化效率较低，限制了其进一步应用。
近日，
陕西科技大学马建中教授、吕斌教授
、
高党鸽教授
团队设计开发了一种集优异电气性能、先进热功能和卓越耐用性于一体的新型多功能棉织物（
PPy/NiCoAl-LDH/Cotton
）。该研究通过在棉纤维上引入镍钴铝
-
层状双金属氢氧化物（
NiCoAl-LDH
）纳米片阵列，进而原位聚合生长连续致密的聚吡咯（
PPy
）。
PPy
的氨基能够与
NiCoAl-LDH
及棉纤维中的羟基形成氢键，确保了功能材料不易从棉纤维上脱落，赋予棉织物优异的耐用性。同时，
PPy
和
NiCoAl-LDH
附着在棉纤维上形成独特的分层阵列结构，提高了活性位点的密度，
增强了棉
织物传输和储存电荷的能力，提高了光热转换效率，实现了电学性能和光热性能的协同提升。
PPy/NiCoAl-LDH/Cotton
表现出良好的电化学储能能力（在
5mA cm
−2
电流密度下具有
754.72 mFcm
−2
比电容；
1,000
次循环充放电后电容保持率达
80.95%
），将其组装成对称型超级电容器展现出高的功率密度（
0.23 mW
cm
−2
）和能量密度（
20.83 μWh cm
−2
）。此外，
PPy/NiCoAl-LDH/Cotton
还具有优异的电磁屏蔽（
38.83dB
）和光热转换性能（
70.2C
，
1000mW
cm
−2
）。即使经过
3,000
次摩擦和
2,0000
次弯折后，该多功能棉织物仍然表现出良好的电容保持率（
85.24%
和
74.67%
）、电磁干扰屏蔽率（
25 dB
以上）和可见光区太阳吸收率（
91.2%
），在电化学储能、电磁干扰屏蔽和个人热管理方面具有广阔的应用前景。该工作以
“
Multifunctional Wearable Electronic Based on Fabric Modified by PPy/NiCoAl-LDH for Energy Storage, Electromagnetic Interference Shielding, and Photothermal Conversion
”
为题发表在国际著名期刊《
Small
》上（
DOI: 10.1002/smll.202402510
）。
图
1 PPy/NiCoAl-LDH/Cotton
的制备路线示意图
图
2 (ZIF-67)
4
/Cotton, NiCoAl-LDH/Cotton
和
PPy/NiCoAl-LDH/Cotton
的
SEM
、
TEM
、
EDS
照片
图
3 PPy/NiCoAl-LDH/Cotton
的结构表征和可穿戴性能
图
4 PPy/NiCoAl-LDH/Cotton
电极材料在三电极体系下的电化学性能
图
5 PPy/NiCoAl-LDH/Cotton
组装成对称型超级电容器的电化学性能
图
6 PPy/NiCoAl-LDH/Cotton
的电磁屏蔽性能
图
7 PPy/NiCoAl-LDH/Cotton
的光热转换性能
该论文
陕西科技大学
为唯一署名单位，通讯作者为陕西科技大学轻工科学与工程学院（柔性电子学院）
吕斌教授
和
高党鸽教授
。硕士研究生
陈肯
为学生第一作者。该项工作得到陕西省三秦人才专项支持计划科技创新领军人才、陕西省创新能力支持计划（
2021TD-16
）、陕西省自然科学基础研究计划重点项目（专项支持）（
2023JC-XJ-12
）的资助和支持。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/smll.202402510
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