Page 20 - 《精细化工》2021年第12期
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·2382·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 38 卷

            好的拒油性，ZHANG 等         [57] 将 BC 粉碎获得均匀的水           W·h/kg，功率密度为 489.45 W/kg。
            凝胶分散体，加入相同体积的叔丁醇/去离子水溶液                                为构建电化学可逆性、低电荷转移/扩散阻抗、
            后通过一步过滤成功制备了具有超润湿性的 BC 膜，                          良好的速率稳定性和高能量密度的 BC 基电容器，
            其在水中表现出超疏油性（油接触角>150°）。                            ZHANG 等   [64] 以 BC 为前驱体构建了阳极和阴极相
            3.5   导电、传感功能                                      似孔结构的高能量密度碳化硅电容器。结果显示，
                 导电和高性能传感功能材料需要承受拉伸、弯                          BC 基电容器在 0~4.2 V 电位范围内，当功率密度为
            曲或压缩变形，并可根据电阻或电容的变化将其转                             210 W/kg 时具有 124 W·h/kg 的高能量密度；当能量
            换为可识别的电信号进而实现监测功能。BC 具有结                           密度为 22 W·h/kg 时具有 15500 W/kg 的功率密度，
            构高度均一、原位成型能力强、保水能力强和拉伸                             且在 2000 次循环后电容量保持率为 99.6%。依托基
            强度高等特点，是设计柔性电极的理想支撑支架。                             因工程对 BC 合成菌进行改造，以获得具有天然传
            JAKMUANGPAK 等      [58] 用氨基硅烷和氧化锌纳米粒               感作用的纳米纤维，逐渐成为 BC 基导电材料的发
            子浸渍 BC 薄膜，将湿膜直接附着在氧化铟锡玻璃                           展趋势。 RAHUL 等       [65] 通过基因工程 法改造 K.
            基板上缓慢干燥，在不使用任何导电黏合剂的情况                             xylinus 菌株，合成的 BC 结晶指数达到 97.5%，并
            下制得 BC 基复合材料。结果表明，其在 5 Hz 的压                       显示出显著的压电效应（5.0~20.0 pC/N）。随着现代
            缩频率下产生的最大开路电压和短路电流分别为                              技术发展，被称为“下一代智能手机”的可穿戴设
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            57.6 V 和 5.78 μA，最大功率密度为 42 mW/m 。                 备成为新的发展方向。BC 的可再生性、无毒性、生
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                 普通纤维电阻率可达 1.0×10   Ω·m，电传导过                   物相容性、生物可降解性和优异力学性能，将在可
            程中元件的电阻值过大会导致电量过度损耗，且会                             穿戴设备领域中发挥出越来越大的应用潜力。
            发热导致元件破坏。因此，需要减小电器元件阻值，
            从而提高 BC 基导电材料的导电率。WANG 等                  [59] 用   4   结束语与展望
            TEMPO 氧化处理 BC 制得复合膜。结果显示，氧化
                                                                   中国原材料工业规模巨大，部分行业产能过剩，
            处理后的 BC 膜相较于原 BC 膜的 ζ-电位从–13 mV                    资源、能源、环境等约束日益强化，迫切需要大力
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            减小到–45 mV，电导率从 2.5×10  S/m 提高到                     发展新型功能材料产业，加快推进材料工业转型升
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            1.0×10  S/m，表面电荷密度从–0.4×10  C/m 减小                 级。BC 作为一种绿色纤维材料，具有高透气、高持
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            到–6×10  C/m 。WU 等     [60] 将 BC 分别浸泡在氧化碳           水、优异的机械强度和良好的环境友好性，在抗菌、
            纳米管和用十二烷基苯磺酸钠制得的碳纳米管水溶                             防紫外线、防辐射、防静电、拒水拒油、导电和高
            液中，制备了具有双纤维基质结构的复合材料。结                             性能传感等功能材料领域展现了广阔的应用前景。
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            果显示，复合材料电导率为 5.9×10  S/m，比电容为                          受制于高成本、低产量及技术转化相互脱节等
            77.5 F/g，能量密度为 22.5 W·h/kg，功率密度为
                                                               因素，与欧美、日本等国相比，中国 BC 材料及其
            873 W/g，且在 15000 次充电/放电循环后导电性仍
                                                               功能材料产业基础仍然相对薄弱，尚未实现大规模
            保持在 98%以上。
                                                               生产及应用产业化。在未来尚需重点解决以下问题：
                 BC 的高孔隙率能够增强电解质的吸收和移动；
                                                                  （1）针对高成本、低产量问题，应进一步加强
            超强吸水性和强湿膜力学性能有利于电解质中离子
                                                               基础研究，明晰 BC 合成代谢机理，指导高产高效
            运动，使其具有高离子电导率。同时，BC 的均匀孔
                                                               菌株改造；同时，加大经济型培养基、发酵工艺及
            隙结构可以有效地改善电荷传输和离子扩散行为。                             装备研发，强化生产效率，实现 BC 大规模成膜和
            ROH 等  [61] 制备出 BC 基聚乙烯复合膜并作为铅酸电                   成型。
            池系统隔膜。结果表明，隔膜的导电率为 4.96×                              （2）充分发挥中国现有世界规模最大、产业链
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            10  S/m，在 0.1 A 下充电 15 s 情况下，电池系统的                 最为完整和独立的纺织工业体系，研发纤维原生及
            放电容量为 0.96 A·h。TAN 等       [62] 制备出聚苯胺/原始
                                                               异生调控技术，制备出更多具有差异化结构与性能
            石墨烯-BC 复合材料。结果表明，当电流密度由                            的 BC 基功能纺织材料，进一步设计出能够进行各
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            0.5 A/m 增加到 1.1 A/m 时，复合材料的面电容从                    类识别、传感技术和云服务等功能 BC 基智能可穿
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            3.65 F/cm 降低到 2.65 mF/cm ；在 0.2 A/m 的电流
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            密度下，5000 次循环后，面电容保持在 92.1%，且                       料领域中的应用。
            复合材料可弯曲成不同形状并保持不断裂。LI 等                     [63]
            制备出氮、磷、硫共掺杂热解 BC 纳米纤维的电容                           参考文献：
            器。结果显示，在 1.0 A/g 的恒电流充放电下，BC                       [1]   TAVAKOLIAN M, JAFARI S M, THEO  G M. A review on
            电极材料的比电容为 255 A/g，能量密度为 8.48                           surface-functionalized cellulosic nanostructures as biocompatible
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