DOI: 10.1002/aelm.201900767
導電納米纖維網絡作為在固-液-氣三相界面上工作的氣體擴散電極（GDEs）具有潛在的應用前景。基于一種通用的方法，在由堆疊的電紡非導電聚合物納米纖維組成的膜上共形涂覆銅層，開發了柔性GDEs。包含細晶粒Cu晶體的Cu涂層的平均厚度約為50 nm，均方根粗糙度約為5.3 nm，保持了聚合物納米纖維的形貌。對于厚度在幾微米范圍內的納米纖維膜，共形銅層覆蓋了最外層以及整個膜中的所有納米纖維。所有測定的銅涂層納米纖維網絡的薄層電阻均小于2.4Ω，氣體滲透率約為10-13至10-15 m2，與一些商業化的碳基微纖維/納米纖維GDEs相當。尤其是，這些導電納米纖維網絡具有優異的彎曲耐久性，在10000次彎曲測試循環后，電導率的降低可忽略不計。這些3D納米纖維網絡的高導電性、透氣性和柔性使其能夠作為GDEs應用到各種柔性電化學器件中。
圖1.制備銅涂層電紡納米纖維網絡的示意圖。步驟1：納米纖維膜的靜電紡絲；步驟2：電紡納米纖維膜的熱層壓；步驟3：通過自組裝的聚多巴胺層活化納米纖維表面；步驟4：在電紡納米纖維上化學鍍銅層。
圖2.電紡a1）PAN、b1）尼龍、c1）PVDF納米纖維和d1）膨體PTFE納米纖維的SEM圖像。熔合連接處用黃色圓圈標記。a2-d2）分別為如a1-d1所述的納米纖維的高分辨率SEM圖像。 a3-d3）分別為a1-d1所述的納米纖維的尺寸分布和相應的高斯擬合。
圖3.在超聲處理之前和之后，pDA涂層的a1，a2）PAN，b1，b2）尼龍，c1，c2）PVDF和d1，d2）ePTFE納米纖維在去離子水中的SEM圖像。
圖4.a）1-h，b）2-h和（4）4-h銅沉積后的銅涂層PAN納米纖維的SEM圖像和相應的示意圖。
圖5.a）Cu-PVDF納米纖維的截面SEM圖像。通過在液氮中冷凍斷裂來制備橫截面。b）PVDF納米纖維在鍍銅之前（藍色六邊形和虛線）和鍍銅之后（橙色菱形和虛線）的尺寸分布及其直徑的高斯擬合。c）PVDF、pDA-PVDF和Cu-PVDF納米纖維的XRD圖譜。d）以50 mV s-1的掃描速率在Ar飽和的0.1 M KHCO3中的Cu-PVDF電極的CVs。
圖6. a）Cu-PVDF納米纖維的俯視SEM圖像，b）Cu-PVDF納米纖維的AFM圖像，以及c）從（b）中選定區域捕獲的高分辨率AFM圖像。
圖7. a）封裝在環氧樹脂中的Cu-PVDF電極的截面SEM圖像，以及（b）Cu和（c）F的元素圖。
圖8.在化學鍍銅過程中，a）致密性較低，b）致密性高的PVDF納米纖維膜中氣泡的顯微圖像。c）不同致密度的納米纖維中氫氣泡形成、聚結和釋放的過程。
圖9.通過a）固定在同一表面上，b）固定在兩個相對表面上，演示了Cu-PVDF電極（5cm×8cm）作為閉合電路中的導電體。c）在彎曲耐久性試驗中，選擇彎曲循環后Cu-PVDF電極的歐姆電阻。用（c）中的插圖說明了Cu-PVDF電極的尺寸和測試參數。
圖10.a）在不同空氣表面速度下，通過Cu-PVDF膜測量和模擬的空氣壓力降。使用GeoDict（插圖）生成虛擬的三維纖維模型。b）表面速度為44.3 cm min-1時，Cu-PVDF膜中模擬的空氣流場。
圖11.四種三維導電網絡（氣體擴散電極）的五種特性的雷達圖。表S3和S4，支持信息中列出了評分的標準。
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