会员风采|高性能柔性丝织物在电极研究取得重要进展
近日，西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室代方银教授团队在碳材料领域知名期刊Carbo上，在线发表关于“低成本绿色高效制备超高电容保持率多功能柔性丝织物电极”的研究论文。
代方银教授是国家蚕桑产业技术体系首席科学家、国务院学位委员会学科（畜牧）评议组成员、桑树产业国家创新联盟理事长，同时也是重庆市云计算和大数据产业协会战略顾问专委会兼产业互联网专委会指导专家。多年来，他致力于资源生物学、动物遗传学、突变性状功能基因组学等领域的研究。
柔性可穿戴式储能装置不仅要求高电化学性能，还应具备轻量、透气、灵活、适合人体的特点，可集成到不同的可穿戴系统中。尽管制备石墨烯基纺织品的方法多种多样，但真空过滤、直接浸涂等方法，都将氧化石墨烯直接与织物结合来制备还原氧化石墨烯（RGO）织物，导致导电率低。同时，还存在活性物质易脱落、设备成本高、制备工艺复杂等问题。使用交联剂提高RGO织物的导电性，会导致成本的增加和环境的污染；使用非活性物质作为交联剂也会导致离子扩散速度变慢、接触电阻变大、材料寿命变短等。因此，迫切需要一种低成本、环保且有效的方法来制备用于可穿戴应用的高性能 RGO 织物电极。
由于比表面积有限、表面基团少以及与活性材料的相互作用弱，柔性基板通常具有低负载效率和较差的电极循环性能。充分利用基材的物理化学结构，对提高织物电极的性能具有重要意义。与其他纺织品不同，丝绸表面富含官能团（羧基、氨基、羟基等），可以更好地与活性物质结合。此外，其层状互连结构提供了良好的可扩展性和3D框架的可能性，并且可以为活性材料的负载提供大的表面积。三元溶剂是CaCl2、C2H5OH和H2O的混合溶液（摩尔比1:2:8），常用于溶解蚕丝制备再生丝素蛋白。由此，在可控条件下使用三元溶剂对丝绸织物进行预处理，可以增加织物的比表面积并最终增加活性材料的负载。
基于上述问题和分析，西南大学代方银教授团队研究人员将蚕丝织物用三元溶剂预处理，然后采用超声辅助循环干燥法直接制备了具有柔性超级电容器和传感器应用潜力的低成本、环保型、高性能还原氧化石墨烯丝织物电极（RGO-蚕丝织物）。
引人瞩目的是，所制备的RGO蚕丝织物电极在10000次充放电循环后仍具有148%的超高电容保持率和良好的电化学性能。同时，RGO蚕丝织物电极不仅具有形变响应和优异的抗紫外线性能（UPF=2182.63）。在2000次弯曲折叠下性能几乎保持不变，具有优异的柔韧性，可以作为监测人体行动的传感器。
该研究为制备高性能的柔性蚕丝织物电极提供了一种低成本、环保、可扩展的途径，所制电极在可穿戴电子产品领域具有较大的应用潜力。
对家蚕的研究，为我国蚕丝的应用带来广阔前景。蚕丝是一种古老的生物材料，蚕丝自古以来因轻盈、光泽好等被广泛用于纺织工业，成就了横贯亚欧大陆的“丝绸之路”。从本质上讲，天然丝是存在于一些节肢动物腺体中的纤维蛋白质，例如蚕、蜘蛛等。目前，家蚕是商用蚕丝主要来源，家蚕高产量、优异的拉伸强度和韧性、良好的生物相容性等重要特征，赋予了蚕丝蛋白在生物领域中的多种应用，包括组织工程、伤口愈合和药物缓释等。
