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发布时间：2026-08-28 来源：重庆材料研究院有限公司
智能手表、折叠屏手机、柔性穿戴传感器……如今柔性便携电子设备已经走进大众生活。但很多人都有过这样的体验：设备轻薄柔软，续航却拉胯、反复弯折后容易耗电失灵、使用寿命短。之所以出现这些问题，核心瓶颈不是设备芯片，而是储能器件（电池/电容器）。
传统的锂电池、电容器大多坚硬、厚重，要么能量不够、要么充放电慢、要么反复弯折几次就损坏，完全跟不上柔性设备“可弯、可折、轻薄、耐用”的需求。因此，科研界一直在寻找一种又轻又软、充电超快、寿命超长、储能能力更强的新型储能材料。而柔性超级电容器作为一类重要候选器件，因其功率密度高、充放电速度快、循环稳定性好等优点，在柔性电子领域展现出巨大潜力。
决定超级电容器性能的核心部件是电极材料，相当于储能设备的“心脏”。在众多电极材料中，纸基材料是目前最理想的柔性基材：它和普通纸张一样轻便、能随意弯折、可自主成型、加工简单、价格低廉，还能自然降解、绿色环保，完美契合柔性设备的轻量化、柔性化需求。
虽然纸基电极优势拉满，但长期以来始终无法大规模商用，受制于两个绕不开的难题，这也是整个领域的研究瓶颈：
第一，导电差、不耐用。普通纸张本身不导电，改性后的普通纸基电极导电性依旧偏弱，同时机械强度不足。设备反复弯折、扭曲后，材料容易开裂、结构坍塌，导致储能失效，无法满足日常使用的稳定性要求。
第二，储能上限低。想要提升储能量，需要在电极上负载高容量活性材料。目前行业常用的二氧化锰，储能理论上限极高、成本低、无污染，是绝佳的储能活性物质。但它有一个致命缺点：自身导电性极差，单独使用时电荷传输受阻，再好的储能潜力也发挥不出来。
简单来说：纸基软且环保，但不导电、不耐用；二氧化锰储能强，但导电差、发挥不出实力。如何把两者优势结合、补齐短板，就是科学家们要攻克的核心问题。
江南大学龙柱团队拿出了一套很聪明的方案——用两种纤维混合造一张“特种纸”：
第一种是莱赛尔（Lyocell）纤维，它来自天然木浆，环保可再生。经过化学处理后，它会在高温下变成多孔活性炭——这种炭蓬松得像海绵，比表面积巨大，正好作为MnO₂的“房子”，让活性物质牢牢附着；第二种是商用碳纤维，它天生导电性极好，强度也高。在纸里，它们互相交织，形成一张三维导电网络，相当于给电子修了一条“高速公路”。
这两种纤维通过传统的湿法造纸工艺混合成一张柔韧的纸，然后再用磷酸浸泡并加热碳化。这一步很关键：Lyocell纤维变成了多孔炭，而碳纤维保持原样，两者“各司其职”，最终得到一张自带导电骨架、又富含活性位点的柔性碳纤维纸（CFP）。
整个过程不需要额外涂胶水或导电剂，一步到位，绿色又简单。
有了这张“超级纸”作为基底，接下来用电化学方法在它的表面“生长”出MnO₂纳米颗粒。研究者发现，碳纤维占比15%时，电极达到最佳平衡：碳纤维太少，导电和强度不足；碳纤维太多，纸张会变硬、失去柔性，15%的配比完美兼顾了柔软可弯折和坚固耐用；二氧化锰电沉积时间200秒，这个时间下，活性物质会形成簇状+片状的均匀形貌，既不会堆积堵塞微孔、阻挡离子传输，也不会负载过少、浪费储能潜力，储能利用率达到顶峰。
测试结果令人振奋：在2安培/克的电流密度下，这种复合电极的比电容达到了219法拉/克（法拉是电容单位，数值越高代表储存电荷能力越强）。更重要的是，把它组装成柔性固态超级电容器，用凝胶电解质代替液态电解液，经过1000次反复充放电，容量依然保持了85.1%——这意味着在日常使用中，它非常耐用，弯折也不影响性能。
这项研究提供了一条简便、绿色、有效的纸基柔性复合电极一体化制备策略。它巧妙地将纤维素材料的可再生性、碳纤维的高导电性/力学强度与MnO₂的高赝电容特性结合起来，为开发面向下一代可穿戴/便携电子设备的高性能、低成本、柔性超级电容器电极材料开辟了新的研究思路。未来，你的智能手表表带或许就是一张这样的纸——它柔软地贴着你的手腕，同时默默为你储存着能量。
发布时间：2026-08-28 来源：重庆材料研究院有限公司
智能手表、折叠屏手机、柔性穿戴传感器……如今柔性便携电子设备已经走进大众生活。但很多人都有过这样的体验：设备轻薄柔软，续航却拉胯、反复弯折后容易耗电失灵、使用寿命短。之所以出现这些问题，核心瓶颈不是设备芯片，而是储能器件（电池/电容器）。
传统的锂电池、电容器大多坚硬、厚重，要么能量不够、要么充放电慢、要么反复弯折几次就损坏，完全跟不上柔性设备“可弯、可折、轻薄、耐用”的需求。因此，科研界一直在寻找一种又轻又软、充电超快、寿命超长、储能能力更强的新型储能材料。而柔性超级电容器作为一类重要候选器件，因其功率密度高、充放电速度快、循环稳定性好等优点，在柔性电子领域展现出巨大潜力。
决定超级电容器性能的核心部件是电极材料，相当于储能设备的“心脏”。在众多电极材料中，纸基材料是目前最理想的柔性基材：它和普通纸张一样轻便、能随意弯折、可自主成型、加工简单、价格低廉，还能自然降解、绿色环保，完美契合柔性设备的轻量化、柔性化需求。
虽然纸基电极优势拉满，但长期以来始终无法大规模商用，受制于两个绕不开的难题，这也是整个领域的研究瓶颈：
第一，导电差、不耐用。普通纸张本身不导电，改性后的普通纸基电极导电性依旧偏弱，同时机械强度不足。设备反复弯折、扭曲后，材料容易开裂、结构坍塌，导致储能失效，无法满足日常使用的稳定性要求。
第二，储能上限低。想要提升储能量，需要在电极上负载高容量活性材料。目前行业常用的二氧化锰，储能理论上限极高、成本低、无污染，是绝佳的储能活性物质。但它有一个致命缺点：自身导电性极差，单独使用时电荷传输受阻，再好的储能潜力也发挥不出来。
简单来说：纸基软且环保，但不导电、不耐用；二氧化锰储能强，但导电差、发挥不出实力。如何把两者优势结合、补齐短板，就是科学家们要攻克的核心问题。
江南大学龙柱团队拿出了一套很聪明的方案——用两种纤维混合造一张“特种纸”：
第一种是莱赛尔（Lyocell）纤维，它来自天然木浆，环保可再生。经过化学处理后，它会在高温下变成多孔活性炭——这种炭蓬松得像海绵，比表面积巨大，正好作为MnO₂的“房子”，让活性物质牢牢附着；第二种是商用碳纤维，它天生导电性极好，强度也高。在纸里，它们互相交织，形成一张三维导电网络，相当于给电子修了一条“高速公路”。
这两种纤维通过传统的湿法造纸工艺混合成一张柔韧的纸，然后再用磷酸浸泡并加热碳化。这一步很关键：Lyocell纤维变成了多孔炭，而碳纤维保持原样，两者“各司其职”，最终得到一张自带导电骨架、又富含活性位点的柔性碳纤维纸（CFP）。
整个过程不需要额外涂胶水或导电剂，一步到位，绿色又简单。
有了这张“超级纸”作为基底，接下来用电化学方法在它的表面“生长”出MnO₂纳米颗粒。研究者发现，碳纤维占比15%时，电极达到最佳平衡：碳纤维太少，导电和强度不足；碳纤维太多，纸张会变硬、失去柔性，15%的配比完美兼顾了柔软可弯折和坚固耐用；二氧化锰电沉积时间200秒，这个时间下，活性物质会形成簇状+片状的均匀形貌，既不会堆积堵塞微孔、阻挡离子传输，也不会负载过少、浪费储能潜力，储能利用率达到顶峰。
测试结果令人振奋：在2安培/克的电流密度下，这种复合电极的比电容达到了219法拉/克（法拉是电容单位，数值越高代表储存电荷能力越强）。更重要的是，把它组装成柔性固态超级电容器，用凝胶电解质代替液态电解液，经过1000次反复充放电，容量依然保持了85.1%——这意味着在日常使用中，它非常耐用，弯折也不影响性能。
这项研究提供了一条简便、绿色、有效的纸基柔性复合电极一体化制备策略。它巧妙地将纤维素材料的可再生性、碳纤维的高导电性/力学强度与MnO₂的高赝电容特性结合起来，为开发面向下一代可穿戴/便携电子设备的高性能、低成本、柔性超级电容器电极材料开辟了新的研究思路。未来，你的智能手表表带或许就是一张这样的纸——它柔软地贴着你的手腕，同时默默为你储存着能量。
