고강도 RuO2-MXene/CNTs 하이브리드 섬유

웨어러블 스마트 섬유 수요 증가로 MXene 섬유가 주목받지만, 기계적 강도, 전기화학적 활성, 전기적 안정성 문제로 활용이 제한됩니다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고자 고강도, 유연성, 전기 전도성 및 우수한 전기화학적 특성을 지닌 3차원 네트워크 구조의 하이브리드 섬유를 개발했습니다. 수열 합성 및 습식 방사 기술을 결합하여 RuO2-MXene/CNTs 하이브리드 섬유를 성공적으로 제작했습니다. 먼저, 수열합성법으로 RuO2 나노입자를 MXene 나노시트에 균일하게 고정하고, 이를 탄소나노튜브(CNTs)와 결합하여 습식 방사했습니다. RuO2는 MXene의 재적층을 방지하고 유사정전용량을 부여하여 이온 접근성 및 전하 저장 능력을 향상시킵니다. CNTs는 강력한 3차원 전도성 네트워크를 형성하여 전하 수송 및 기계적 강도를 증진합니다. 그 결과, RuO2-MXene/CNTs 하이브리드 섬유는 77.9 F/cm³의 우수한 비체적 정전용량을 달성했으며, 1000회 충방전 후에도 88.1%의 정전용량을 유지하는 뛰어난 순환 안정성을 보였습니다. 또한, 8000초 동안 연속적인 급속 굽힘에도 저항 변화가 0.7% 미만으로 우수한 유연성과 전기적 안정성을 나타냈습니다. 이러한 연구 결과는 RuO2-MXene/CNTs 하이브리드 섬유가 미래 유연 전자 기기 전극 재료로서 높은 잠재력을 가지고 있음을 명확히 보여줍니다.