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你必定要明晰的——石墨烯纤维!

  近年来成功合成石墨烯纤维的例子及其在某些特殊应用上发挥的重要作用激发了人们的研究兴趣,石墨烯是一种由碳原子构成的单层蜂窝状结构的新材料,是其他维度碳材料的构造基础。石墨烯具有很多独特的性质,如高电子迁移率、高导热系数、良好的弹性和刚度等。因此,将石墨烯组装为宏观的功能结构如纤维等,是实现石墨烯实际应用的重要途径。

  石墨烯纤维的制备有多种方法。其中包括1、液晶相湿法纺丝法,该湿法纺丝技术促进了石墨烯与其他有机、无机材料复合纤维的多功能化发展。2、限域水热组装法;3、化学气相沉积法(CVD)辅助合成;4、氧化石墨烯的自发还原及组装;5、碳纳米管纱丝。上述方法提供了多种途径合成各种石墨烯纤维,除此之外还有一些其他的方法。

  在石墨烯纤维中嵌入功能组分有助于实现其在重要器件如传感器及电子纺织物中的应用。无论是原位复合还是先合成后嵌入功能组分,石墨烯纤维为各种独特性质的功能材料提供了一个好的附着平台。而且石墨烯是具有独特性质的二维纳米材料,碳纳米管则是一种重要的一维材料。将这两种材料结合在一起可能会出现意想不到的效果。机械性质测量结果显示,该方法获得的纱强度可以达到300MPa,电导率达到105·S·m-1。通过之前的工作,又将碳纳米管和还原氧化石墨烯片结合起来,嵌入纺织聚合物纤维,获得了高强度复合纤维材料,制成复合纤维的结果。

  石墨烯与聚合物的复合研究也已经很普遍了。在聚合物中加入少量的石墨烯纳米片可以显著提高材料的机械强度和电学特性。石墨烯纳米片的平面结构具有较大的界面面积,有利于石墨烯与聚合物之间的相互作用,因此能和聚合物很好地结合到一起。此外,在氧化石墨烯纳米片面和边缘处的羧基及羟基官能团在石墨烯和聚合物之间也起到连接作用。例如,石墨烯纳米带/碳复合纤维纺纱可以通过用含有聚丙烯腈(PAN)的静电纺丝得到。在静电纺丝过程中产生的定向剪切力与外电场力共同作用于流动的纺丝溶液。加入少量的石墨烯纳米带就能很大程度上提高复合纤维纺纱的机械性能。

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