近年来,随着移动电子技术的快速发展,柔性供能器件越来越受到人们的青睐,纤维电极更是组装柔性供能器件的关键,然而高性能纤维电极的制备仍然面临着巨大的挑战。二维纳米片因其大的横纵比而具有组装灵活的特性,被认为是构建宏观纤维电极的理想单元。如具有亲水表面的氧化石墨烯纳米片可形成稳定的胶体溶液,通过湿法纺丝技术可以组装成具有良好机械强度的纤维电极。将具有高电化学活性的二维材料组装成纤维电极可以进一步丰富柔性供能器件的应用。二维碳化钛(Ti3C2)因具有优异的导电性和电化学活性,并能形成稳定的胶体溶液,是组装高性能宏观纤维电极的理想材料。然而,由于Ti3C2纳米片尺寸较小,易产生大量不利于纤维构筑的晶界,通常需要外加辅助材料制备纤维,但辅助材料的加入会—定程度地限制纤维电学、电化学等性能。针对以上问题,本文通过优化Ti3C2纳米片溶液的浓度和尺寸,同时精心选择合适絮凝剂以及调控参数制备了纯Ti3C2宏观纤维并对其结构以及力学、电学和电化学性能进行了研究。主要研究内容如下:1、二维Ti3C2纳米片组装纯Ti3C2宏观纤维通过优化Ti3C2纳米片横向尺寸和溶液浓度,尽管溶液未形成液晶相,但本文通过选用合适的絮凝剂(质子化壳聚糖溶液)和精心调控纺丝参数,采用通用的湿纺技术成功组装了纳米片有序堆叠的Ti3C2宏观带状纤维;随后采用酸处理纤维去除层间絮凝剂并同时在层间浸入电解液,形成层间具有连续离子传输网络结构的纯Ti3C2宏观纤维。通过将非液晶相Ti3C2溶液成功组装成纯Ti3C2宏观纤维,为二维胶体溶液的宏观组装提供了一个新的策略,拓展了其在柔性储能领域的应用。2、纯Ti3C2宏观纤维的表征通过X射线衍射、扫描电子显微镜等表征发现制备的纯Ti3C2宏观纤维具有纳米片有序堆叠的结构。这种结构有利于整合纳米片的机械性能,即使在酸去除层间絮凝剂和浸入电解液后,纤维依然具有良好的机械柔韧性(力学强度为30 MPa)。纳米片有序堆叠有助于减小纳米片之间的电阻从而提高纯Ti3C2宏观纤维的电导率(2458 S cm-1),相较于其复合纤维电导率提升了 1-2个数量级。此外,层间浸入的电解液可在纤维内部形成一个利于离子快速传输的二维通道,使层间的H+具有高的扩散能力(9.2×10-7 cm2s-1)。纳米片有序堆叠的结构显著提高了纤维力学、电学等性能,为纯Ti3C2宏观纤维在电化学应用中提供了优势。3、纯Ti3C2宏观纤维的电化学性能以及应用在酸性电解质中测试了纯Ti3C2宏观纤维的电化学性能。基于纳米片有序堆叠赋予纤维高的导电性以及层间构筑的连续离子传输网络结构,纯Ti3C2宏观纤维具有高的比容量(309 F g-1)和优异的倍率性能。此外,为解决对称电容器能量密度低的问题,与还原氧化石墨烯纤维进行匹配并组装了非对称纤维电容器,该器件具有1.5 V的工作电压且表现出高的体积能量密度(58.4 mW h cm-3)。鉴于纤维良好的机械柔韧性,该纤维器件可以有效的为柔性电子元件进行供能,即使在弯曲条件下依然具有良好的工作稳定性。纯Ti3C2宏观纤维的制备不仅丰富了 MXene的使用,而且拓展了其在柔性储能领域的应用。