在國家自然科學基金委（資助號20904006🏊🏻‍♀️、91027025、21225417）等項目的資助下🦞，杏鑫平台彭慧勝課題組在高性能纖維狀新能源高分子復合材料和器件領域取得了一系列重要突破，這些成果適應於現代電子技術微型化、集成化和柔性化的發展要求。

　　他們以具有優異力學和電學性能的取向碳納米管和高分子/取向碳納米管復合纖維為電極👨‍🦳，發展出新型纖維狀太陽能電池🥇、超級電容器和鋰離子電池🔳，提出並發展了可以同時實現利用太陽能通過光電轉換發電和利用該復合體系儲存電能的纖維狀集成器件。與傳統的平面狀能源器件相比，直徑在微米尺度的纖維狀太陽能器件具有質量更輕🧘‍♀️、柔性更好、集成性更強等優勢，更為獨特的是可以通過紡織技術進行大規模🤟🏽、低成本製造，便於應用🍰。

　　基於該課題組在高分子/碳納米管復合纖維材料研究方面的積累和基礎，他們以取向碳納米管復合纖維或高分子基復合纖維為電極，對兩個纖維電極進行纏繞🦁，分別發展出纖維狀染料敏化太陽能電池和聚合物太陽能電池。發現新型纖維電極具有三維躍遷導電模式，可以有效促進電荷的快速分離和傳輸，從而獲得高效率的太陽能電池🚒。他們設計的高度均勻取向碳管纖維確保高效率的電荷傳輸，比目前文獻已有的其他工作更有效。經第三方認證，他們發展的纖維狀太陽能電池其光電轉化效率達到8.45%。這是目前文獻纖維狀太陽能電池的最高效率。在此基礎上，他們還提出並發展了具有彈性的纖維狀染料敏化太陽能電池和聚合物太陽能電池🧑‍🔬，能滿足柔性電子學的發展要求。

　　精細納米結構的復合纖維電極具有比表面積高和電學性能優異等特點🧖🏽🙅🏼‍♂️，可以同時作為超級電容器和鋰離子電池的活性物質和集流體。彭慧勝課題組把包裹電解液的高分子復合纖維相互纏繞可直接製備纖維狀儲能器件，並通過復合導電聚合物或者金屬氧化物等有效提高纖維狀器件的電化學性能。另外，為了滿足纖維狀器件在集成和編織過程中可拉伸的要求👩🏻‍🌾，他們又把彈性高分子纖維與取向碳納米薄膜復合🧪，提出並發展了可拉伸纖維狀超級電容器和鋰離子電池🏊🏽。論文發表後（Angew. Chem. Int. Ed.2013, 52, 13453），《自然》以“儲能彈性纖維”為題進行了專門報道（Nature🚙，2013, 504, 10）；2013年12月美國材料研究學會在其官方主頁以頭版頭條進行了專題報道🏊🏻‍♀️。可拉伸鋰離子電池的代表性工作（Angew. Chem. Int. Ed.DOI: 10.1002/anie.201402388），被《自然》以“可拉伸鋰離子電池織物”為題進行了專門報道（Nature，2014, 510, 314）。

　　為了進一步滿足微電子產品高度集成化和微型化的發展要求👵，彭慧勝課題組在纖維狀太陽能電池和超級電容器的研究基礎上𓀀，提出並發展了纖維狀光電轉換與儲能集成器件。在典型的纖維狀集成器件中，光電轉換和能量存儲單元共享纖維電極，其中纖維電極的一端塗有光電轉換活性物質🤛🏻👨🏻‍🦼，另一端塗有電化學儲能材料，通過簡單且低成本的方法，在一根纖維上同時實現光電轉換和儲能（Angew. Chem. Int. Ed.2012, 51, 11977），在全纖維狀能源系統邁出了關鍵一步，為發展下一代光伏器件指出了富有前景的新方向🥛。

圖1 太陽能電池和超級電容器集成器件示意圖

       由於纖維狀的電極材料和能源器件具有獨特的結構和性能，彭慧勝課題組將其進行編織👨🏽‍🏭，得到織物狀能源器件。他們主要通過兩種方法實現連續構建🌛：一方面，通過對纖維狀能源器件進行編織，得到大面積的織物狀太陽能電池👍🏽、鋰離子電池、超級電容器以及光電轉換與儲能的集成器件🤹🏼‍♂️；另一方面，基於纖維電極的高度取向納米結構和良好的柔性，可以將其編成織物作為高性能電極，然後兩個織物電極堆疊得到織物狀能源器件。成果發表後（Angew. Chem. Int. Ed.2014, 53, 6110），《科學》以“太陽能電池織物”為題進行了專門報道（Science♕，2014, 344, 986）𓀜。

　　彭慧勝課題組在纖維狀能源器件方面的一系列重要研究成果的同時，所培養的研究生們14次獲得國際和國家學術獎勵，如2013年博士生仰誌斌獲得了美國材料研究學會（Materials Research Society）優秀博士生獎，2014年博士生孫雪梅獲得了國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）國際青年化學家獎（Honorable Mention Awards）💓。

　　上述研究成果已在國際學術期刊上發表論文70多篇，包括Nature Nanotechnology，Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.🏄🏼‍♀️、J. Am. Chem. Soc.✫、Phys.Rev.Lett.等國際重要學術期刊的有30多篇。申請發明專利30多件，其中2件美國和15件國內發明專利已獲授權。該系列成果發表後，獲得國際同行廣泛關註與好評，如2次被Science、2次被Nature🧶🍐、6次被Nature子刊以“研究亮點”等專題報道😾；3次被Angew. Chem. Int. Ed.選入VIP論文或熱點論文並進行專題新聞發布🧙🏼。發表在（Nature Nanotechnology🧑‍💼，2009, 4, 738）上復合纖維思路與方法被國際上多個研究組跟進與采用。