随着最近上市的可折叠或拉长的液晶显示屏、可穿戴的传感器等柔性电子器件的增多，向这种装置提供电力的柔软且性能卓越的二次电池和超级电容器的需求也在增加。特别是超级电容器，与二次电池相比可以快速充电，具有卓越的充电、放电效率，半永久寿命特性，可以满足二次电池无法满足的性能特性。因此，可以应用于需要高功率的电动车辆或心脏起搏器等人体植入型电子器件，正在被科学界和产业界关注着。

  在这种趋势下，最近汉阳大学化学工学系的高敏才·化学系的李海媛教授共同研究团队开发了利用二维纳米材料MXene复合体的新的“柔性超级电容器”。​ 

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高敏才教授ⓒ汉阳大学​                                        李海媛教授ⓒ汉阳大学

  在开发高性能超级电容时，开发表面积大的电极非常重要，MXene作为钛、碳、氮的化合物，其亲水性和储存容量高，符合成为柔性超级电容器的电极材料。但MXene是由二维平面结构层层构成的非连续的纳米结构，所以有水平导电能力和垂直方向的导电能力差异大的缺点。特别是垂直方向的电阻值与水平方向的电阻值相比约有100倍以上的差距，因此在放电过程中，电极内部的电子传输速度发生了很大的差异，导致超级电容器性能大幅下降。

  为了解决这些问题，共同研究团队开发了新的素材合成方法。通过使碳纳米管在多层结构构成的MXene内部表面上生长，在MXene积层结构内部也形成了独特的相互连接的三维多孔性纳米结构。这样合成的MXene-碳纳米管复合体虽然有很大的体积，但是内部电阻较低，稳定性优秀。如果将该复合体用作柔性超级电容的电极，充电的电荷量比单独使用MXene时提高了62%以上，且性能比使用碳纳米管时提高了4倍以上。

  共同研究团队开发的柔性超级电容器的意义在于，除了比现有的MXene基础器件大幅提高了能源储存性能外，还通过改善MXene电化学功能而给高性能能源材料展示了新的研究方向。

  高敏才教授表示：“本次研究将简单合成的导电度优秀的MXene-碳纳米管复合体用于能量储存器件时，性能大幅提高，不仅是柔性电子器件，还充分展现出了可以用于心脏起搏器（Pace maker）等体内植入型器件的潜力。”，“更重要的是通过碳纳米管的桥梁作用，根据MXene材料的方向，能够有效地克服性能差异的问题，开启了未来在各领域的MXene材料利用的可能性”。

  本次研究是在韩国研究财团主管的气候变化应对事业基础源泉技术开发课题和理工科基础研究事业中坚研究下进行的。研究成果被选作并刊登为（论文题目： In Situ Grown MWCNTs/MXenes Nanocomposites on Carbon Cloth for High‐Performance Flexible Supercapacitors ）材料领域杂志《 Advanced Functional Materials 》11月的封面论文。

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MXene-碳纳米管复合体制造工序模式图：（上）以及复合体的电子显微镜照片（下）：（a）未处理的原MXene结构（b）附着在碳纤维上的MXene（c）MXene表面上生成的碳纳米管