DOI: 10.1002/aelm.201900767
导电纳米纤维网络作为在固-液-气三相界面上工作的气体扩散电极（GDEs）具有潜在的应用前景。基于一种通用的方法，在由堆叠的电纺非导电聚合物纳米纤维组成的膜上共形涂覆铜层，开发了柔性GDEs。包含细晶粒Cu晶体的Cu涂层的平均厚度约为50 nm，均方根粗糙度约为5.3 nm，保持了聚合物纳米纤维的形貌。对于厚度在几微米范围内的纳米纤维膜，共形铜层覆盖了最外层以及整个膜中的所有纳米纤维。所有测定的铜涂层纳米纤维网络的薄层电阻均小于2.4Ω，气体渗透率约为10-13至10-15 m2，与一些商业化的碳基微纤维/纳米纤维GDEs相当。尤其是，这些导电纳米纤维网络具有优异的弯曲耐久性，在10000次弯曲测试循环后，电导率的降低可忽略不计。这些3D纳米纤维网络的高导电性、透气性和柔性使其能够作为GDEs应用到各种柔性电化学器件中。
图1.制备铜涂层电纺纳米纤维网络的示意图。步骤1：纳米纤维膜的静电纺丝；步骤2：电纺纳米纤维膜的热层压；步骤3：通过自组装的聚多巴胺层活化纳米纤维表面；步骤4：在电纺纳米纤维上化学镀铜层。
图2.电纺a1）PAN、b1）尼龙、c1）PVDF纳米纤维和d1）膨体PTFE纳米纤维的SEM图像。熔合连接处用黄色圆圈标记。a2-d2）分别为如a1-d1所述的纳米纤维的高分辨率SEM图像。 a3-d3）分别为a1-d1所述的纳米纤维的尺寸分布和相应的高斯拟合。
图3.在超声处理之前和之后，pDA涂层的a1，a2）PAN，b1，b2）尼龙，c1，c2）PVDF和d1，d2）ePTFE纳米纤维在去离子水中的SEM图像。
图4.a）1-h，b）2-h和（4）4-h铜沉积后的铜涂层PAN纳米纤维的SEM图像和相应的示意图。
图5.a）Cu-PVDF纳米纤维的截面SEM图像。通过在液氮中冷冻断裂来制备横截面。b）PVDF纳米纤维在镀铜之前（蓝色六边形和虚线）和镀铜之后（橙色菱形和虚线）的尺寸分布及其直径的高斯拟合。c）PVDF、pDA-PVDF和Cu-PVDF纳米纤维的XRD图谱。d）以50 mV s-1的扫描速率在Ar饱和的0.1 M KHCO3中的Cu-PVDF电极的CVs。
图6. a）Cu-PVDF纳米纤维的俯视SEM图像，b）Cu-PVDF纳米纤维的AFM图像，以及c）从（b）中选定区域捕获的高分辨率AFM图像。
图7. a）封装在环氧树脂中的Cu-PVDF电极的截面SEM图像，以及（b）Cu和（c）F的元素图。
图8.在化学镀铜过程中，a）致密性较低，b）致密性高的PVDF纳米纤维膜中气泡的显微图像。c）不同致密度的纳米纤维中氢气泡形成、聚结和释放的过程。
图9.通过a）固定在同一表面上，b）固定在两个相对表面上，演示了Cu-PVDF电极（5cm×8cm）作为闭合电路中的导电体。c）在弯曲耐久性试验中，选择弯曲循环后Cu-PVDF电极的欧姆电阻。用（c）中的插图说明了Cu-PVDF电极的尺寸和测试参数。
图10.a）在不同空气表面速度下，通过Cu-PVDF膜测量和模拟的空气压力降。使用GeoDict（插图）生成虚拟的三维纤维模型。b）表面速度为44.3 cm min-1时，Cu-PVDF膜中模拟的空气流场。
图11.四种三维导电网络（气体扩散电极）的五种特性的雷达图。表S3和S4，支持信息中列出了评分的标准。
