近日，我院何水剑教授团队与悉尼大学裴增夏博士团队、扬州大学杨皓奇教授在国际化学领域顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》（影响因子16.1）发表题为“Bionic Hollow Porous Carbon Nanofibers for Energy-Dense and Rapid Zinc Ion Storage”的研究论文（文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202421230）。我院硕士生杨广杰为第一作者，何水剑教授为第一通讯作者，我校为第一完成单位。该研究得到国家自然科学基金、悉尼大学地平线奖学金计划的资助。
近年来，水系锌离子混合电容器（ZIHCs）因其高安全性、可持续性和高功率密度，在绿色电力系统中展现出巨大潜力。其中，碳质阴极因溶剂化Zn2+尺寸的限制难以为ZIHCs提供理想的能量密度。常见的高比表面积多孔碳主要由超细微孔组成，尽管理论上有助于提高容量，但面对直径达0.86nm的[Zn(H2O)6]2+时，离子进入孔隙需要经历缓慢的脱溶剂化过程，这会牺牲ZIHCs本征的高功率特性。而孔隙过大则会增大电化学双电层厚度，削弱容量释放能力。要突破这一进退两难的窘境，需要在碳基体上设计短小且充足的纳米孔，以匹配[Zn(H2O)6]2+的尺寸，避免脱溶剂化的同时最大化能量密度。
我院何水剑教授团队和合作者，针对上述问题报道了一种碳材料的仿生设计方案。该方案首次实现了利用单一聚合物前驱体合成具有类毛细血管结构的中空碳纳米纤维。该材料具有与[Zn(H2O)6]2+尺寸高度兼容的丰富纳米孔，组装了具有高能量密度、高功率密度和优异循环性能的ZIHCs。该工作为构建高容量碳基材料提供了一种新颖便捷的设计方案。
（供稿：何水剑 审核：杨泽宇 蔡志敏 孟国忠）