（作者：华凌）电池可以当衣服穿吗？乍一看，这似乎闻所未闻，但在不久的将来，随身携带电池可能意味着穿着由柔性电池制成的衣服。
新加坡南洋理工大学（NTU）、中国清华大学和美国凯斯西储大学的联合团队开发了一种柔性纤维状微型超级电容器，可以编织到衣服中作为可穿戴医疗监控、通信设备或其他小型电子产品的电源在新型储能器件的发展上迈出了一大步。
研究成果已发表于《自然纳米技术》。
电池家族又添新“表弟”。
这种新设备就是超级电容器，它就像电池家族中的“表兄弟”。
它所包含的石墨烯和碳纳米管的互连网络非常紧凑，其储能比一些薄膜锂电池更有优势。
该设备的优点是保持充电和释放能量比电池快得多。
这种纤维结构的混合材料提供了较大的可接触表面积并且具有高导电性。
研究人员认为，这个体积的存储容量（称为体积能量密度）是碳基微型超级电容器迄今为止达到的最高值：每立方毫米 6.3 微瓦时。
这些纤维还可以以十字形图案编织成衣服，并用作智能纺织品中的可穿戴设备。
例如，这种服装可以为在家中携带生物医学监测设备的患者提供动力，并向医院的医生提供信息。
编织在制服中的类似电池的超级电容器可以为显示器或通信中的晶体管供电。
研究人员表示，这种光纤可以成为一种节省空间的电源，可以作为医疗植入物的“能量传输线”，为患者或家中老人的医疗测试设备供电，或者为战场上士兵使用的通信设备供电。
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此外，研究人员有兴趣测试这些纤维的多功能应用，包括电池、太阳能电池、生物燃料电池以及用于柔性、可穿戴光电系统的传感器。
研究人员表示：“我们已经开辟了许多可能性，未来还有很多工作要做。
”如何鱼与熊掌兼得 制造这种高性能微型超级电容器的技术瓶颈是大多数超级电容器都具有高功率密度。
但能量密度低意味着它们可以快速充电并提供很大的功率提升，但不能持续很长时间。
相比之下，电池具有高能量密度和低功率密度，这意味着它们可以持续很长时间，但不能快速提供大量能量。
电动汽车的微电子学受益于能够提供高功率和高能量密度的储能装置。
这就是为什么研究人员正在开发一种兼具两全其美的设备。
为了继续实现电子产品的小型化，该行业需要具有大体积能量密度的微型储能设备。
并且与电池相比，大量的超级电容器可能具有相似的能量存储，或者说能量密度。
然而，由于它们需要大量可接触的表面积来存储能量，因此它们的体积能量密度总是滞后的。
如何鱼与熊掌兼得？这是通过设计混合纤维来增加体积能量密度来实现的，其中含有氧化酸性单壁碳纳米管、氧化石墨烯和乙二胺以促进合成，并用氮气涂覆石墨烯，用柔性窄管即毛细管柱泵送和在烤箱中加热6小时。
在石墨烯片中，碳纳米管只有几个原子厚，并排列成一条线，自组装成沿着纤维长度延伸的多孔互连网络。
这种布置提供了大量的可接触表面积，每克混合纤维可达平方米，用于电荷的传输和存储。
这些材料紧密地包含在毛细管柱内，以便可以将它们提取出来，从而产生高体积能量密度。
该工艺使用多个毛细管柱，生产出连续且质量稳定的纤维。
经得起时间考验的质地最近有报道称，研究人员已经开发出一种连续生产这种弹性纤维的方法，使其能够扩大生产规模，以满足各种应用。
到目前为止，已经生产出50米长的纤维，该纤维具有柔韧且每立方厘米具有高法拉容量。
在测试中，研究人员发现，三对串联排列的纤维在保持相同的充电/放电时间的同时产生三倍的电压。
与在相同电流密度下工作的单根光纤相比，三对平行光纤在输出电流和充电/放电时间方面的效率提高了三倍。
当它们集成到两个电极之间的多对纤维中时，它们存储电能的能力（称为电容）随着使用的纤维数量线性增加。
使用聚乙烯醇/磷酸凝胶作为电解质，由一对光纤制成的固态微型超级电容器的体积密度为每立方毫米 6.3 微瓦时，与 4 伏微安时薄膜锂电池相当。
纤维超级电容器表现出超高的能量密度值，同时保持高功率密度和循环稳定性。
研究人员表示：“我们对这种光纤装置进行了数万次充电/放电循环测试，它保留了约93%的原始性能，而传统充电电池的寿命还不到一千次。
”该团队还测试了这种柔性储能装置，对其施加恒定的机械应力，最后对其性能进行了评论：纤维超级电容器继续工作而不会损失性能，即使经过数百次弯曲，它们仍然保持柔性并且结构上的长度保持不变持续的。
研究人员目前正在努力降低大规模生产纤维的成本，旨在实现高性能微型超级电容器的商业化。