左圖：碳納米管 (CNT) 和聚苯胺 (PANI) 復合材料的示意圖。圖中顯示，共價鍵合的聚苯胺均勻分布在碳納米管之間，每個聚苯胺均可充當納米級電池。（右圖：基于這些特性制備的復合纖維同時展現出優異的功率和能量密度，超越了一般超級電容器的性能。*KIST1 為僅按聚苯胺重量計算的數值，KIST2 為按纖維重量計算的數值。）圖片來源：韓國科學技術研究院 (KIST)

為了應對這一挑戰，研究人員將以高導電性著稱的單壁碳納米管 (CNT) 與低成本且易于加工的導電聚合物聚苯胺 (PANI) 進行化學鍵合。通過在納米尺度上結合這些材料，他們創造了一種復雜的纖維結構，從而改善了電子和離子的運動。這使得超級電容器能夠存儲更多能量并更快地釋放能量。

為了探究復合纖維電容器的商業化潛力，研究人員引入了一種量產工藝。通過該工藝，研究人員生產了從單股纖維到300股纖維的纖維束。結果表明，由于聚苯胺（PANI）在內部充當了納米電池的作用，比電容保持良好，沒有下降。圖片來源：韓國科學技術研究院 (KIST)

新型超級電容器已在超過10萬次充放電循環中展現出穩定的性能，即使在高壓環境下也能保持高效。憑借其卓越的耐用性和效率，該技術可以替代或增強現有的電池系統。在電動汽車領域，它能夠提供快速充電能力，從而提升續航里程和性能。

無人機和機器人也可能受益于更長的運行時間和更高的可靠性。此外，CNT-PANI 復合纖維具有高度的柔韌性，可以卷起或折疊，從而用于可穿戴設備等下一代電子產品。

該研究的另一項重大成果是降低了生產成本并實現了量產。單壁碳納米管（CNT）盡管性能優異，但由于生產成本高昂，一直難以實現商業化，但研究人員通過將其與低成本的導電聚合物聚苯胺（PANI）復合解決了這一難題。

聚苯胺復合纖維制造工藝示意圖：（從左到右）形成基于碳納米管的液晶相，將其紡入凝固浴中，固化，然后拉伸。最終得到的纖維具有聚苯胺均勻分布的結構。圖片來源：韓國科學技術研究院 (KIST)

此外，他們通過簡便的工藝奠定了量產基礎，最近成功開發出基于該技術的薄膜狀結構，進一步推進了其商業化進程。未來，該技術將作為邁向碳中和社會的關鍵賦能技術，廣泛應用于電動汽車、機器人、無人機、可穿戴設備等各行各業。

韓國科學技術研究院的顧本哲博士表示：“這項技術利用單壁碳納米管和導電聚合物克服了超級電容器的缺點。我們將繼續開發并實現基于碳納米管的超高性能碳纖維的產業化。”