近年来,随着便携式、甚至可穿戴电子设备（如电子书、柔性显示器、柔性生物传感和可植入式多媒体设备）的快速发展,柔性、轻质、高机械强度和高效的储能设备吸引了越来越多研究者的关注。在众多的储能设备中,超级电容器因具有高的功率密度、长的循环寿命、快的充放电速率和安全的操作条件等优点,被认为是最有前景的储能设备。在日常生活中,纤维是一种最常见的柔性材料,具有质轻、可折叠弯曲及可编织等特点。如果能够把超级电容器制备成纤维状,就能够满足电子设备柔性和可穿戴的需求。石墨烯纤维是由石墨烯纳米片互相堆积、取向排列形成的一维材料,它继承了石墨烯的优异性能,如显著的机械和电学性能,因此石墨烯纤维非常有希望作为柔性超级电容器的电极材料。然而,基于纯石墨烯纤维的超级电容器能量密度仍然较低,限制了其实际应用。针对石墨烯纤维超级电容器能量密度低的问题,本论文采用湿法纺丝制备了多种杂化纤维,对其孔结构和比表面积进行调控,得到了多孔石墨烯杂化纤维。系统研究了其力学、电学和电化学性能,并探讨了其在柔性可穿戴超级电容器中的应用。具体研究内容如下:（1）导电炭黑/石墨烯杂化纤维的连续制备及其结构、性能和全固态柔性超级电容器。将导电炭黑（CB）与氧化石墨烯（GO）分散液混合分散,利用GO对CB的分散作用,获得不同CB含量的混合分散液。以CB/GO混合分散液为纺丝液、醋酸为凝固浴,采用湿法纺丝工艺制备了一系列连续的CB/GO杂化纤维（纺丝速度可以达到2 m min-1）,通过氢碘酸还原后获得连续的CB/rGO杂化纤维。对杂化纤维的电学性质和力学性质进行了测试,发现随着CB添加量的增加其强度逐渐减小。电导率随CB含量的增加先增加后减小。当CB含量达到20%时,纤维的电导率达到了最大值21.5 S cm-1。通过SEM对纯石墨烯纤维和CB/rGO杂化纤维的截面和微观结构进行了观察,发现纯石墨烯纤维内石墨烯片层产生了再堆积,形成了致密的类石墨结构,其比表面积仅为13.4m2g-1;添加cb纳米颗粒后,石墨烯片层被cb颗粒有效地隔离开,形成了相互贯通的多级孔结构,氮吸附实验结果表明,cb含量为40%的杂化纤维的比表面积达到了254.6m2g-1,孔径主要分布在2-200nm。采用所制备杂化纤维为工作电极组装了柔性固态超级电容器,并对其电化学性能和弯曲稳定性进行了表征,结果表明随着cb含量的增加,杂化纤维的比电容逐渐增加;cb含量为40%的杂化纤维的比电容为97.5fcm-3,且具有好的循环稳定性（2000次循环后,其比容量保持率为95.9%）和高的能量密度（2.8mwhcm-3）及非常高的功率密度（1200mwcm-3）。同时,制备的固态电容器具有良好的机械性能,0o到180o之间循环弯曲1000次电容保持率为97%。为了提高器件的工作电压,将三个cb/rgo杂化纤维固态电容器串联,其工作电压可以达到3v,充满电后能够点亮led灯。（2）碳纳米管/石墨烯杂化纤维的连续制备及其结构、性能和全固态柔性超级电容器。将碳纳米管（cnt）与go混合分散,得到均匀的cnt/go杂化分散液,采用湿法纺丝工艺制备了连续的cnt/go杂化纤维（纺丝速度可以达到3.5mmin-1）,通过氢碘酸还原后获得连续的cnt/rgo杂化纤维;对杂化纤维的力学和电学性能进行了测试,结果表明所得杂化纤维的强度随着cnt添加量的增加而逐渐减小;电导率随cnt含量的增而增加,当cnt含量达到20%时,纤维的电导率达到了最大值38.7scm-1。通过sem对杂化纤维的截面和表面形貌及微观结构进行了观察,发现在纤维内引入cnt后,石墨烯片层间的团聚得到了有效的抑制,形成了相互贯通的多级孔结构。氮吸附结果表明cnt/rgo-10杂化纤维的比表面积达到了404.5m2g-1,孔体积为0.531cm3g-1,孔径分布在0.8nm到100nm范围内,且主要集中在4nm。对cnt/go杂化纤维的电化学性能进行了测试,发现在1mh2so4中杂化纤维的的比电容随cnt含量的增加先增加再减小,当含量为10%时达到最大值54.9fcm-3,且具有很好的倍率性,当扫描速率为50vs-1时,其cv曲线仍然能保持好的矩形度,其充放电时间常数仅为74ms,表明具有超快的充放电速率。以cnt含量为10%的杂化纤维为工作电极、pva/h3po4为电解液组装了固态超级电容器,并对其电化学性能和耐弯曲性能进行了表征,结果发现该器件具有高的比电容（8.2fcm-3）,好的循环稳定性（10000次循环后,其比容量保持率为97.6%）和高的能量密度（1.45mwhcm-3）及非常高的功率密度（7.6wcm-3）;且具有好的柔韧性和机械性能,能够编织到手套中,循环弯曲1000次电容保持率为98.8%。电容器的自放电时间为15.5h,表明此电容器非常有希望在实际中应用。（3）活性炭/石墨烯杂化纤维的连续制备及其结构、性能和全固态柔性超级电容器。go可以作为活性炭（ac）粉末的分散剂配制稳定的go/ac混合纺丝液。采用溶剂蒸发法得到固含量为40%的纺丝液,纺丝液的粘度随go含量的增加而增加,达到20%时形成凝胶。以go/ac混合液为纺丝液,醋酸为凝固浴,采用湿法纺丝工艺制备go/ac纤维,当ac含量小于20%时,纺丝液无法在凝固浴中有效地凝固;当ac含量达到20%时,纺丝液能够在凝固浴中凝固,但所形成的凝胶纤维湿强度很差,无法卷绕到滚筒上;当go含量达到30%时,能够得到连续的纤维。通过氢碘酸还原后获得连续的rgo/ac纤维,其电导率为185sm-1。通过sem对rgo/ac杂化纤维的截面和表面进行了观察,发现纤维具有近似圆形的截面,其直径约为70μm。纤维表面和内部形成了大量的孔洞。rgo在石墨烯纤维内相互连接且沿纤维轴向取向。石墨烯能够作为粘结剂连接相邻的ac颗粒,为纤维提供力学强度和稳定性,其强度约为22.7mpa。对rgo/ac杂化纤维的电化学性能进行了测试,结果表明与纯ac粉末电极相比,ac纤维电极具有更高的比电容和倍率性。最后以rgo/ac杂化纤维为工作电极、pva/h3po4作为凝胶电解,组装了固态超级电容器,并对其电化学性能进行了测试,结果表明其比电容和能量密度分别达到27.6fcm-3（43.8fg-1）和2.5mwhcm-3,优于大部分固态纤维状电容器;具有很好的电化学循环稳定性,10000次充放电后容量保持率为90.4%;且具有优异的柔性和耐弯曲循环稳定性,不同弯曲角度下以及0o¹80o之间循环弯曲过程中电化学性能没有明显变化,有望作为智能纺织品的可穿戴储能器件。（4）二氧化锰纳米棒/石墨烯杂化纤维的连续制备及其结构、性能和全固态柔性超级电容器。采用低温水热法制备了二氧化锰（mno2）纳米棒,采用sem、xrd和高分辨率tme对mno2纳米线进行了表征,结果表明所制备mno2为纯四方相α-mno2,且其结晶度较低。mno2纳米线的直径在5-20nm范围内,长度在5-10μm范围内。将mno2纳米棒与氧化石墨烯分散液混合分散,获得了高mno2含量、均匀的mno2/go分散液。以mno2/go分散液为纺丝液、醋酸为凝固浴,通过湿法纺丝制备了一系列不同mno2含量的mno2/go杂化纤维,通过改进的水合肼蒸汽法还原后得到mno2/rgo杂化纤维。采用xps和raman对杂化纤维进行分析,证明成功制备了mno2/rgo杂化纤维,并且有一定的氮掺杂。通过sem对mno2/rgo杂化纤维截面进行了观察,发现在纤维内部和表面形成了多孔结构。纤维的直径随mno2纳米线含量的增加而增加。纤维的截面元素分布图表明mno2纳米线均匀地分散在杂化纤维内部。对杂化纤维的力学性能、电学性能和孔结构进行了测试。发现随着mno2纳米线含量的增加,纤维的强度和电导率均降低,比表面积增加,当mno2纳米线含量达到40%时,比表面积达到139.9m2g-1,孔径分布在2.2-55nm范围内。以mno2/rgo杂化纤维为电极、pva/h3po4为凝胶电解液组装了对称的纤维状固态超级电容器并对其电化学性能和耐弯曲稳定性进行了测试,结果表明电容器的比电容随mno2负载量的增加而提高,没有出现饱和值。当mno2纳米线含量达到40%时,电容器的体积比电容和能量密度分别达到66.1fcm-3和5.8mwhcm-3,优于大部分固态纤维状电容器。mno2/rgo-40杂化纤维电容器具有优异的循环稳定性,循环充放电10000次后其比电容保持率为96%;具有优异的柔性和机械稳定性,不同弯曲角度和次数下,其电化学性能没有明显的变化。为了提高其工作电压,将三个电容器串联,得到电势窗口为2.4v的器件,充满电后,即使在打结的情况下也能够点亮一个led灯。（5）基于过渡金属氧化物/石墨烯杂化纤维的非对称全固态柔性超级电容器。采用水热法制备了三氧化钼（MoO₃）纳米棒,且具有很好的水分散性。XRD结果表明所制备MoO₃纳米棒为α相。将Mo O₃纳米棒与氧化石墨烯分散液混合分散,利用GO对MoO₃纳米棒的分散作用,获得了高MoO₃含量的、均匀的Mo O₃/GO分散液。以MoO₃/GO分散液为纺丝液、醋酸为凝固浴,通过湿法纺丝制备了一系列不同Mo O₃含量的Mo O₃/GO杂化纤维,通过在600°C的氩气气氛中还原后得到MoO₃/rGO杂化纤维。采用XRD和Raman对杂化纤维进行分析,证明成功制备了MoO₃/rGO杂化纤维。通过SEM对MoO₃/rGO杂化纤维的截面形貌和石墨烯片的取向进行了观察,发现纤维具有近似圆形的截面。在纤维内部,石墨烯片层之间互相连接、沿纤维轴取向,且被MoO₃纳米棒有效地隔开,形成了多孔结构。纤维的截面元素分布图表明MoO₃纳米棒均匀地分散在杂化纤维内部。对杂化纤维的力学性能、电学性能和电化学性能进行了测试。发现随着MoO₃纳米棒含量的增加,纤维的强度和电导率均降低。电化学测试表明,在1.0 M H2SO4电解液中,杂化纤维在-0.8-0 V电压范围内表现出稳定的电化学性能,且随着MoO₃含量的增加杂化纤维的比容量增加,当MoO₃达到60%时,在扫描速率为2 mV s-1的比容量为321.8 F cm-3。以MoO₃含量为60%的杂化纤维为负极,MnO₂含量为40%的杂化纤维为正极,H3PO4/PVA为凝胶电解液,组装成非对称固态超级电容器,并对其电化学性能和耐弯曲稳定性进行了测试,结果表明其电势窗口可以扩展到1.6 V,在扫描速率为2 mV s-1时的比电容为51.2 F cm-3,能量密度达到18.2 mWh cm-3,超过了文献中报道的杂化纤维。此电容器具有好的循环稳定性,在电流密度为1A cm-3时,3000次充放电循环后其容量仍然保持了初始值的96.8%。另外,此电容器还具有好的韧性和机械稳定性,在不同弯曲角度下,电化学性能没有发生明显变化。