2月28日,第17屆“中國科學(xué)十大進(jìn)展”遴選結(jié)果揭曉,復(fù)旦大學(xué)彭慧勝團(tuán)隊(duì)的“實(shí)現(xiàn)高性能纖維鋰離子電池規(guī)?;苽洹比脒x?;顒佑煽茖W(xué)技術(shù)部高技術(shù)研究發(fā)展中心(基礎(chǔ)研究管理中心)牽頭舉辦,《中國基礎(chǔ)科學(xué)》《科技導(dǎo)報(bào)》《中國科學(xué)院院刊》《中國科學(xué)基金》和《科學(xué)通報(bào)》等5家編輯部參與推薦科學(xué)研究進(jìn)展,邀請中國科學(xué)院院士、中國工程院院士、國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃有關(guān)重點(diǎn)專項(xiàng)總體專家組成員和項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、原973計(jì)劃顧問組和咨詢組專家及項(xiàng)目首席科學(xué)家等3500余位知名專家學(xué)者對30項(xiàng)候選科學(xué)進(jìn)展進(jìn)行網(wǎng)上投票,得票數(shù)排名前10位的入選“2021年度中國科學(xué)十大進(jìn)展”。
新型纖維聚合物鋰離子電池成果于2021年9月發(fā)表于《自然》(Nature,2021,697,57)。這項(xiàng)工作重點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了纖維鋰離子電池內(nèi)阻與長度之間的雙曲余切函數(shù)關(guān)系,有效解決了活性材料和纖維電極界面穩(wěn)定性難題,連續(xù)構(gòu)建出兼具高安全性和高性能的新型纖維聚合物鋰離子電池。纖維聚合物鋰離子電池的能量密度超過85Wh/kg,并且具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性,循環(huán)500圈后電池的容量保持率仍然達(dá)到90.5%,庫倫效率為99.8%。即使在曲率半徑為1厘米的情況下,將纖維鋰離子電池彎折10萬次后,其容量保持率仍大于80%。進(jìn)一步通過紡織方法,獲得了高性能和高安全性的大面積電池織物。如果將電池織物和無線充電發(fā)射裝置集成,可安全、穩(wěn)定地為智能手機(jī)進(jìn)行無線充電。新型纖維聚合物鋰離子電池有望在智能織物、可穿戴設(shè)備、生物醫(yī)療器械等廣泛領(lǐng)域顯示重要的應(yīng)用前景。
全柔性織物顯示系統(tǒng)成果于2021年3月發(fā)表于《自然》(Nature,2021,591,240)。這項(xiàng)工作重點(diǎn)突破了傳統(tǒng)顯示器件經(jīng)典三明治結(jié)構(gòu)的研究范式,提出在高分子復(fù)合纖維交織點(diǎn)集成微型發(fā)光器件,即通過編織方法,將負(fù)載有發(fā)光活性層的復(fù)合纖維和透明的導(dǎo)電纖維交織在一起,交織點(diǎn)處活性材料受到電場激發(fā)而發(fā)光,每一個交織點(diǎn)類似于傳統(tǒng)顯示器中的一個像素點(diǎn),通過向經(jīng)緯纖維電極程序化輸入驅(qū)動信號,即可實(shí)現(xiàn)顯示功能(圖2)。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了長6m、寬20cm、含約500,000個發(fā)光點(diǎn)的大面積顯示織物,發(fā)光點(diǎn)亮度偏差小于8%,單個發(fā)光點(diǎn)亮度達(dá)到115.1cd/m2,功率消耗低至幾毫瓦,發(fā)光點(diǎn)間距可達(dá)到微米級別,分辨率可滿足顯示應(yīng)用需求。研究團(tuán)隊(duì)還實(shí)現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)化/儲存、傳感、實(shí)時通信等功能于一體的智能織物系統(tǒng),在實(shí)時定位、日常通訊、醫(yī)療輔助等方面表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景,有望推動柔性電子、便攜式人機(jī)交互系統(tǒng)、柔性健康監(jiān)測終端、國防智能裝備等重要領(lǐng)域的發(fā)展。
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