今天，彭慧胜/陈培宁课题组今年第三次在Nature发表论文，“复旦的新衣”成为新的充电利器，边运动边充电的T恤在未来也许会成为新的时尚风潮。

陈培宁是上海市“3535”计划（35位35岁的青年科技人才）的领军人物。

彭慧胜也曾登上造就舞台，2017年他在演讲中，介绍了“碳纳米管纤维”这种高能材料，并预见了由高能纤维制成的衣服在3～5年内有望实现量产，如今这个预言也终成现实。

以下我们来回顾他的演讲全文：

彭慧胜

复旦大学高分子科学系教授

先进材料实验室Principle Investigator

我想跟大家分享一个科学故事，这个故事的主题是：一类神奇的纤维材料与器件。

谈到纤维，大家可能比较熟悉，衣服的基本单元就是纤维，纤维衣服最基本的作用就是防寒保暖。但是，大家能否想象，在不久的将来，一件衣服可以发电、可以治病，可以让你飞檐走壁。

故事首先从能源讲起。

在日常生活中我们常见的能源器件分两类：一类用于发电，叫能源转换器，比如太阳能电池；另一类用于储存能量，比如锂离子电池或超级电容器。对于这两类能源器件，我们通常见到的是板状或块状结构，是刚性而且比较笨重的。

这个结构限制了它们在很多领域的应用，尤其是一些重要新兴领域的发展，例如可穿戴设备领域。作为一个正蓬勃发展的重要领域，可穿戴设备往往需要设计得非常轻巧、方便携带、舒服又安全。

但过去那些板状或块状的能源器件满足不了那样的要求，它无法紧贴不规则的肌体，也不透气保湿。所以我们设想，如果能把太阳能电池、锂离子电池做成纤维，纤维就可以变成织物，最后做成衣服。

能发电、储电的衣服

大家可以设想，未来我们穿着的衣服就能发电，它可以解决很多领域的用电需求，从而改变我们的生活。要做成这种发电的衣服，首先我们要得到这种能发电的纤维。

这种能发电的纤维，首先它是一个器件，而任何器件的核心部件都是电极，所以我们又要先得到纤维的电极材料。因此我们发明了一种名为“取向”的独特材料，它是由碳纳米管通过拉丝的方式获得。

碳纳米管是一个什么样的材料？这是一个由碳原子形成的管状结构，其直径只有头发丝的千分之一到万分之一，它的密度是钢的六分之一，但强度却是钢的100倍。

它的电导率与金属相当，所以可以制作成纤维碳纳米管电池，然后制成衣服，这样的衣服一个白天（10小时）可发电6.1万毫安时，相当于反复为你的苹果手机充电4次。

这个衣服的基本单元是纤维太阳能电池，它到底是怎么做的？我们来看一看。图片左上角是一个典型的结构，蓝颜色是一个作为电极的碳纳米管纤维，我们在它的表面镀上红色的光电活性材料，用于吸收太阳光产生电。

而碳纳米管纤维的正面涂了另外一层电极膜，两个电极可把红色光电活性材料产生的电传去外电路。

在反复弯折时，这种碳纳米管纤维仍可稳定供电，现在光电转化率最高可达到9.45%，意味着它可以在商业上进行推广应用。

这个纤维状太阳能电池还有一个独特的优点，即不管阳光从哪个角度照过来，它的光电转化率都非常稳定。这意味着，当你穿一件由这种纤维构成的衣服去运动，在运动过程中，衣服输出的电都非常稳定，从而高效、安全地为电子产品供电。

在白天，太阳能电池可以供电，那晚上怎么办？我们希望，这件衣服还可以将白天的电通过太阳能电池储存起来，供晚上需要的时候使用。这也就是说，我们还希望把锂离子电池、超级电容器等等这些储能的器件也做成衣服。

除了锂离子电池、超级电容器，还有其他很多的储能器件，如锂硫电池、锂空电池、新空电池等等都在发展过程当中，正慢慢走入我们的生活。对于这类广泛的各式储能器件，我们都可以把它做成纤维，按照不同的要求进行组装，做成衣服。

发电、储电，是这类神奇纤维的第一大主要功能。

可变色、发光的衣服