【南林新聞中心訊】近日，我校輕工與食品學(xué)院木質(zhì)纖維生物質(zhì)及木質(zhì)素轉(zhuǎn)化與利用團(tuán)隊(duì)在國際權(quán)威期刊《Nano-Micro Letters》（影響因子：31.6）發(fā)表題為“Gradient-Layered MXene/Hollow Lignin Nanospheres Architecture Design for Flexible and Stretchable Supercapacitors”的研究論文（文章鏈接：https://doi.org/10.1007/s40820-024-01512-3）。南京林業(yè)大學(xué)為第一完成單位，輕工與食品學(xué)院博士生張浩楠為該論文第一作者，輕工與食品學(xué)院任浩教授和多倫多大學(xué)化學(xué)工程與應(yīng)用化學(xué)系顏寧教授為共同通訊作者。

當(dāng)前，隨著柔性可穿戴電子設(shè)備的迅速發(fā)展，可拉伸儲能器件的需求日益增長。這項(xiàng)研究利用單孔中空木質(zhì)素納米球（HLNPs）插層于二維過渡金屬碳化物（Ti?C?T? MXene）設(shè)計(jì)了一種新型梯度分層結(jié)構(gòu)，用于制造高拉伸性和耐用性的超級電容器。通過在 MXene 層中沉積并插入 HLNPs，形成自下而上的梯度結(jié)構(gòu)，有效減少了 MXene 片層的過度堆疊，構(gòu)建出具有通暢離子通道的多層多孔 MXene 結(jié)構(gòu)。此外，薄壁木質(zhì)素納米球的艙室型空腔結(jié)構(gòu)有效擴(kuò)大了木質(zhì)素與 MXene 的接觸面積，提高了離子和電子的可及性，從而更好地利用了木質(zhì)素的贗電容特性。這些策略有效地提高了電極的電容性能。與此同時，HLNPs 作為 MXene 層的保護(hù)相，在拉伸-釋放循環(huán)過程中通過滑移和變形釋放應(yīng)力，增強(qiáng)了褶皺型可拉伸電極的機(jī)械性能，顯著提高了電極的結(jié)構(gòu)在拉伸過程中的結(jié)構(gòu)完整性和電容穩(wěn)定性。所制備的柔性電極和全固態(tài)超級電容器能夠承受高達(dá) 600% 的單軸拉伸應(yīng)變，且表現(xiàn)出出色的比電容，分別達(dá)到 1273 mF cm?2 (241 F g?1) 和 514 mF cm?2 (95 F g?1)。此外，經(jīng)過 1000 次 600% 拉伸-釋放循環(huán)后，電容仍能保持良好穩(wěn)定性。

這項(xiàng)工作揭示了生物質(zhì)基木質(zhì)素納米球在儲能設(shè)備領(lǐng)域應(yīng)用的新潛力，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略為二維納米材料在高拉伸性能柔性電子器件中的應(yīng)用提供了新思路，有助于推動下一代生物質(zhì)基高性能柔性儲能設(shè)備的開發(fā)。