柔性可穿戴电子产品有望在电子纺织品、智能服装、生物信号监测和植入式医疗设备等领域引领下一代电子技术革命。为满足这类产品的应用,开发柔性储能装置成为迫切需要,其关键是柔性电极的制造。纤维状电极由于体积小、具有柔韧性和可编织性等优点成为最具竞争力的候选者之一。石墨烯基纤维（GBFs）兼具石墨烯优异的力学、电学性能和纤维结构的特性,为制造可穿戴超级电容器、柔性电池提供了可行途径。针对湿纺制备GBFs效率较低、易断裂、易粘附、连续性和均匀性差等问题,本课题创新3D印涂方法实现GBFs的可控设计和高效制备,制得GBFs表现出良好的柔性储能性能。进一步地,提出石墨烯“融合”氧化石墨烯理念,研究石墨烯添加对GBFs结构与性能的影响。最后,鉴于完全由石墨烯或氧化石墨烯组成的GBFs抗拉强度较小且难以满足能量密度需求,以石墨烯复合Mn O2制备GBFs为研究,发展普适的3D印涂制备高强度、高导电、高负载量纤维状电极的方案,构筑材料和纤维状电极的桥梁,期望推动纤维状储能装置的设计制造和柔性可穿戴电子产品的应用发展。主要内容和结论如下:（1）提出3D印涂方法将纺丝和凝固操作分离,即以氧化石墨烯浆料为前驱体载入注射器并边步进边注射打印到旋转的滚轴上得到凝胶状的氧化石墨纤维,再将其连同滚轴浸入乙醇中进行溶剂交换凝固,极大提高了生产速率达到771.4 m h-l。同时发现,溶剂交换过程中滚轴的单侧支撑有助于形成紧密的层状结构,制得GBFs具有高达190.5 MPa的抗拉强度和6.1%的延伸率以及循环弯曲5000次以上的良好耐久性。更重要的是,制得GBFs具有阿基米德螺旋中空结构,其机理是乙醇在得到的带状氧化石墨纤维抛物截面上的蒸发反作用合力促使其由两端向中心卷曲形成,组装的固态超级电容器比电容达到170.6 F g-1。一系列不同直径的这种纤维可以通过调控注射速度和旋转速度等关键工艺参数高效制得。独特的结构和良好的性能使其在柔性可穿戴电子产品领域有着巨大的应用潜力。（2）以不同质量比例剥离石墨烯融合氧化石墨烯提高前驱体的碳/氧比值制得GBFs,结果发现,石墨烯起疏松作用,GBFs片层紧密度下降,其电导率在石墨烯加入小于30%时先下降,后随碳/氧值增加而上升,加入50%时提高到2.05×10~4S m-1,表明GBFs的电导率与片层紧密度和碳/氧值正相关。同时,片层紧密度下降导致GBFs的机械强度降低,添加50%时GBFs抗拉强度57.6 MPa、延伸率6.6%。另一方面,高速搅拌和高载量石墨烯导致GBFs难以规则的卷曲成中空结构,降低了GBFs的比电容,添加50%石墨烯的GBFs在50 m A g-1电流密度下比电容为66.6 F g-1,比电容的发挥可能与剥离石墨烯缺陷少且比表面积小的形态有关。（3）分别将不同形态石墨烯（剥离石墨烯EG、三维石墨烯3DG和多孔石墨烯PG）以质量比1:1融合氧化石墨为前驱体3D印涂制备GBFs,结果发现,石墨烯的形态显著影响GBFs的形貌结构和性能:GBFs@EG截面呈片层状结构,GBFs@3DG和GBFs@PG截面蓬松、无明显片层结构,制得GBFs的直径依次约为135、186和210μm,表明石墨烯比表面积与GBFs直径正相关。疏松多孔结构的GBFs@PG和GBFs@3DG在25 m A g-1电流密度下表现出高达235.9 F g-1和181.2 F g-1的质量比电容,分别是同条件下GBFs@EG的2.9倍和2.3倍。注意到,疏松多孔结构利于储存电荷,但同时降低机械强度、体积能量密度及功率密度。（4）提出3D印涂制备高强度、高导电、高载量纤维状电极,即将电极浆料载入注射器、边步进边注射印涂到旋转的导电集流体上,显著区别于传统的直写式3D打印。该方法获得高载量的根本原因在于它是主动的转移过程。研究推导出方程组明确注射速度、步进速度和旋转速度等3个关键工艺参数之间的关系以指导纤维状电极的高效制备和精确调控。演示的具有14.9 mg cm-2高载量的纤维状Zn-Mn O2电池体积能量密度达108 m Wh cm-3,两个该纤维状电池串联的能够点亮34个led灯和1个3 W的灯泡,单个电池可为手表供电大约120天;制备的纤维状石墨烯超级电容器比电容为142.9 F g-1,循环3000次容量保持率超过84%,弯曲10000次容量保持90%以上。该方法构筑了材料与纤维状电极之间的桥梁,有望促进柔性可穿戴电子产品柔性电源的设计与制造。