大連化物所實(shí)現(xiàn)單個光催化劑粒子不同晶面的光生電荷的光電成像

　　作為碳納米管纖維的重要發(fā)展方向，柔性纖維狀可編織電學(xué)器件正處于蓬勃發(fā)展階段。柔性纖維狀的電學(xué)器件，如纖維狀鋰離子電池、纖維狀太陽能電池、纖維狀記憶存儲器及纖維狀超級電容器，可以編織成各類織物，與人們?nèi)粘４┐鹘Y(jié)合起來，用于制備智能織物。碳納米管纖維，以其柔性、質(zhì)輕、高導(dǎo)電及多級界面等特點(diǎn)非常適合作為柔性的導(dǎo)電電極。

　　最近，中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所李清文團(tuán)隊(duì)在柔性可穿戴器件研究方向取得了新進(jìn)展。他們采用柔性的碳納米管纖維作為導(dǎo)電電極，通過溶液法在纖維表面依次包裹上致密的n型TiO2電子傳輸層，介孔TiO2，鈣鈦礦（CH3NH3PbI3-xClx），P3HT/SWNT空穴傳輸層及Ag納米線，隨后與另外一根碳納米管纖維通過加捻形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，最后將整個電池采用透明聚合物封裝，使得電池穩(wěn)定性有了大幅提升。研究表明，電池的效率可高達(dá)3.03%，彎折次數(shù)1000次依然能保持初使效率，且在空氣中的穩(wěn)定性大于96小時。該研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials, 2015, 27, 3831-3835），并被國際科學(xué)新聞雜志New Scientist 報道（圖1）。同時，他們還在纖維表面包裹上一層結(jié)構(gòu)無序的石墨烯功能層，將功能化的碳納米管纖維相互交叉疊加，制備出基于碳納米管纖維的非揮發(fā)性全碳記憶存儲器原型器件。真空條件下，器件的開關(guān)比最高可達(dá)109，開關(guān)速率小于3 ms，開關(guān)次數(shù)大于500次。相關(guān)工作發(fā)表在《物理化學(xué)化學(xué)物理》（Physical Chemistry Chemical Physics，17(11): 7104-7108.）（圖2）。

　　此外，課題組還與蘇州捷迪納米科技公司共同努力推進(jìn)碳納米管纖維的工程化研究（圖3），目前已經(jīng)取得了階段性的進(jìn)展。該系列工作獲得了國家自然科學(xué)基金、中科院百人計(jì)劃和蘇州納米所的大力支持。

圖1：可穿戴式纖維狀鈣鈦礦太陽能電池 

圖2：基于碳納米管纖維的非揮發(fā)全碳記憶器件

圖3：碳納米管纖維工程化