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电极材料都是超级电容器整个系统的关键与核心，它直接影响电容器的性能，所以开发性能优异的电极材料是制备高性能电容器的关键，特别是在柔性超级电容器电极材料中的应用。碳材料是最早成功实现商品化并得到广泛应用的电极材料。纳米级碳质材料，它具有高比表面积，低电阻率，灵敏的极化性以及可控的孔径的优点，但是因为纳米碳质材料的来源及制备方法不同，结构有很大差异而导致其性能各有不同;其次，根据双电层储能机理，碳基电极相比于导电聚合物或者金属氧化物，其理论比能量较低;另外，在电极制作过程中需加入粘接剂，会造成电极材料内部电阻的增大，导致电容性能的下降。 为此，本文主要从碳纳米纤维表面功能化以及前驱体分子设计两方面开展研究和探索: 一、星型聚苯胺制备:将具有八官能团的倍半硅氧烷(CSQ)引入导电聚苯胺中，制备一种星型结构共轭聚苯胺材料。并通过FT-IR、UV和WXRD证明该共聚物具有疏松堆砌的结构;引入八苯胺基倍半硅氧烷(OASQ)到聚苯胺导电高分子中，其比表面积从31.67提高至122.69 m2/g，而且，形成了一种具有微孔与介孔的多级孔结构，孔径直径大约为1.614nm。当OASQ的投料量增大时，聚苯胺的结晶度与导电性能下降。通过SEM与TEM表面形貌的表征，发现该PANI-SQ共轭聚合物是一种互相交联，树枝状的纳米纤维(10-30 nm)网络结构。所合成的PANI-SQ共轭聚合物表现出优异的电容性能和稳定性，说明了该共轭聚合物有作为电极材料的潜在用途。 二、超支化聚苯胺功能化修饰碳纳米纤维(CNF)表面:采用Friedel-Crafts酰基化反应成功在CNF表面引入羧基基团，并通过酰胺化接枝OASQ分子，最后在CNF-SQ基础上原位化学聚合接枝聚苯胺，制备超支化聚苯胺接枝CNF的纳米杂化材料(CNFS-PANI)，并实现无添加粘接剂的柔性电极片的制备。CNF羧基化、酰胺化以及聚合接枝等各阶段的产物都通过FT-IR、Raman、UV-vis和WXRD等光谱学分析得到验证。通过SEM与TEM表面形貌的表征，发现由于笼型的OASQ分子的引入，CNFS-PANI中纤维与纤维之间通过PANI颗粒互相联结形成一种多孔的3D交联网络结构，该结构不仅提高了CNF的导电率，而且为制备柔性电极片提供一定的机械强度。CNFS-PANI最大的比容量为167F/g，相比于未修饰的碳纳米纤维（2.5 F/g）提高了四十倍。 三、萘并噁嗪基碳纳米纤维的制备:合成了含不饱和双键的萘并噁嗪分子，并通过溶液自由基聚合得到聚萘并噁嗪基甲基丙烯酸酯(PNEM)。通过红外光谱、核磁等手段对各个阶段的产物进行表征。另外，选取了多种催化剂进行聚萘并噁嗪基甲基丙烯酸酯固化反应研究，实验结果发现，对甲苯磺酸催化效果最好，起始固化温度由197℃降为139℃，在180℃条件下0.5小时固化完全。从热重分析实验得出，PNEM热稳定性最高，最大分解温度达到430℃;最后，以PNEM为碳源，与PMMA通过混合溶剂电纺，并经过固化和高温碳化，最终获得各种类型的碳纳米纤维产物。改变溶液参数，比如溶剂介电常数或者聚合物含量等方法来调控PNEM/PMMA纺丝纤维的直径尺寸。将纳米棒状的碳纳米材料进行电化学测试，结果表明了该碳纤维具备优良的双电层电容性能和法拉第比电容的特性，而且具有优异的电化学可逆性，以及较低的接触电阻。