黄富强教授、毕辉、林天全、刘战强教授， CEJ：生物质氮掺杂少层碳柔性超级电容器，实现无线能量高效收集与管理

第一作者：任大勇

通讯作者：黄富强，毕辉，林天全、刘战强

单位：中科院上海硅酸盐研究所，上海交通大学材料学院、湖州师范学院

柔性/可穿戴电子、植入式医疗芯片、无线传感器网络等新兴场景呈爆发式增长，但它们的共同痛点是——“电源”。传统锂电池体积大、刚性且需反复插线充电，极大限制了设备的舒适度与“全天候”运行能力。因此，能够随时随地捕获环境中射频能量，并“就地存储-即取即用”的微型电源成为研究热点。

棉花、纤维素等天然纳米纤维具有可再生、成本低、结构规整的优势，是理想的碳前驱体。然而，常规碳化需1000 °C以上高温，能耗高；氮掺杂通常需后处理，工艺复杂；且难以同时实现“高密度+高氮含量+高导电+快速离子通道”。作者提出“NH₃气氛一步热解”策略，诱导sp²碳重排，实现800 °C低温石墨化；同步提升载流子密度与赝电容位点，解决了“快速响应-高体积能量-柔性-可持续”难以兼顾的核心矛盾，为无线能量收集与可穿戴自供电系统提供了关键材料基础。

近日，中科院上海硅酸盐研究所毕辉、上海交通大学黄富强教授、林天全以及湖州师范大学刘战强教授团队在《Chemical Engineering Journal》发表题为“Flexible supercapacitors with biomass-derived nitrogen-functionalized few-layer carbon for wireless energy harvesting and management”的研究论文。作者以棉纤维为唯一原料，在氨气氛中一步热解，首次制得自支撑“氮功能化少层碳（N-FLC）”一体化电极，氮掺杂量高达12.7 at.%，并构建出可植入衣物的无线能量管理系统，为柔性微电源提供了全新思路。

Flexible supercapacitors with biomass-derived nitrogen-functionalized few-layer carbon for wireless energy harvesting and management

黄富强教授简介：上海交通大学材料科学与工程学院讲席教授/未来材料创制中心主任，国家杰出青年基金获得者，专注于功能新化合物设计与合成、先进能源材料与器件制备、新型催化材料与绿色技术等研究；2003-2023年于中国科学院上海硅酸盐研究所任研究员/首席研究员；2010-2023年于北京大学化学与分子工程学院兼任教授/博雅特聘教授；2023年7月加入上海交通大学。

毕辉教授简介：中国科学院上海硅酸盐研究所研究员，博士生导师。研究方向为：石墨烯的可控制备以及新能源器件应用。2010年毕业于西北工业大学理学院应用化学系，获得材料学博士学位。2013年9月被聘为副研究员，硕士生导师。2020年被评为研究员，2022年被评为博士生导师。近年来主持国家自然科学基金等项目，以第一或通讯作者在国际著名期刊Adv Mater.、 Nano Lett.、Adv. Funct. Mater..等上发表50余篇论文，申请发明专利10项。

林天全教授简介：上海交通大学材料学院教授/副院长，国家级青年人才，主要从事高功率储能电池材料与器件研究。共发表SCI论文110余篇，被引用15,000余次，H因子55；其中以第一或通讯作者在Science、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Energy Mater.等国际一流期刊上发表论文70余篇，单篇最高他引2500余次。获得授权发明专利16项；其中6项实现成果转让。获国家自然科学二等奖（2017年/R3）、上海市自然科学一等奖2项（2019年/R2、2016年/R3）、中国科学院卢嘉锡青年人才奖等科技奖励。主持了国家重点研发计划、国家自然科学基金（优青/面上/青年）、上海市基础研究特区计划、上海市青年拔尖人才计划、上海市青年科技启明星计划、中国科学院青年创新促进会优秀会员等省部级以上课题十余项。

任大勇，博士，rendayong@mail.sic.ac.cn,中国科学院上海硅酸盐研究所助理研究员，主要从事新型柔性电子器件的研发基础与应用技术研究以及类皮肤传感器器件设计开发与系统搭建。以第一或通讯作者发表SCI论文十余篇，包Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、Carbon、ACS Sustain. Chem. Eng. J.、ACS Appl. Mater. Interfaces、RSC Adv.等期刊，总引用次数1000余次。申请专利40余项，已获得授权13项。