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Craciun在新聞發(fā)布會(huì)上表示，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)為電子纖維涂上了輕質(zhì)耐用的電子元件，使電子設(shè)備能夠完全交織在材料的織物中。
具體而言，研究人員使用現(xiàn)有的聚丙烯纖維-已經(jīng)在紡織工業(yè)的許多商業(yè)應(yīng)用中使用-將新的石墨烯基電子纖維連接起來，以創(chuàng)造觸摸傳感器和發(fā)光器件，她說。
該技術(shù)與許多當(dāng)前的解決方案不同，以開發(fā)可穿戴電子設(shè)備，其基本上將設(shè)備粘合到織物上。她說，這些方法存在缺陷，因?yàn)樗鼈儠?huì)產(chǎn)生易于發(fā)生故障的硬質(zhì)紡織品，對(duì)穿著它們的人來說不太舒服。
Craciun指出，新技術(shù)意味著織物可以將可穿戴顯示器整合到衣服中，而不需要電極，電線或其他材料。“對(duì)于要實(shí)現(xiàn)真正可穿戴的電子設(shè)備，至關(guān)重要的是這些組件能夠整合到材料中，而不是簡(jiǎn)單地添加到材料中?！?/p>
Craciun的團(tuán)隊(duì)不僅包括?？巳卮髮W(xué)的研究人員，還包括葡萄牙阿威羅和里斯本的大學(xué)以及比利時(shí)的CenTexBel。研究人員發(fā)表了佩普對(duì)他們的工作- [R自然雜志軟性電子。
雖然已經(jīng)存在具有集成電子設(shè)備的可穿戴電子產(chǎn)品和服裝，但研究人員相信他們的發(fā)明可以顯著擴(kuò)展用于日常應(yīng)用的可穿戴電子設(shè)備的開發(fā)。它們還可用于使已經(jīng)用于健康監(jiān)測(cè)的一些設(shè)備多樣化，例如心率，血壓和其他診斷可穿戴設(shè)備。
設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是石墨烯，這是已知最薄的導(dǎo)電物質(zhì)。Graphenea的研究科學(xué)家，以及埃克塞特Craciun團(tuán)隊(duì)的前博士生Elias Torres Alonso說，將其與其固有的強(qiáng)度和靈活性相結(jié)合，使其成為開發(fā)智能紡織品的理想選擇。
“這項(xiàng)新的研究為智能紡織品在不久的將來在許多領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用開辟了道路，”他說。“通過將石墨烯纖維編織到織物中，我們創(chuàng)造了一種新技術(shù)，可以將電子產(chǎn)品完全整合到紡織品中。從現(xiàn)在開始，唯一的限制就在于我們自己的想象力。“
Elizabeth Montalbano是一位自由撰稿人，撰寫了20年的技術(shù)和文化。她曾在鳳凰城，舊金山和紐約市擔(dān)任專業(yè)記者。在空閑時(shí)間，她喜歡沖浪，旅游，音樂，瑜伽和烹飪。她目前居住在葡萄牙西南海岸的一個(gè)村莊。
本文來自中國(guó)紡織網(wǎng)，本文觀點(diǎn)不代表利特納米立場(chǎng)，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系原作者。
目前石墨烯復(fù)合纖維有兩種常用的方法：原位聚合和物理共混。石墨烯織物根據(jù)紡絲方法的不同分為熔融紡絲法、溶液紡絲法、靜電紡絲法等多種方法。
石墨烯紡織品在導(dǎo)電、防輻射、防紫外、遠(yuǎn)紅外、特電磁屏蔽等領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景。目前，石墨烯紡織品的制備方法主要包括直接制備法和后整理法。曲麗君課題組對(duì)石墨烯織物的制備方法做了系統(tǒng)地綜述，主要介紹了直接浸軋法、噴涂法、復(fù)配液整理法、交聯(lián)改性法、紫外光固化法等。各種制備方法之間存在很大的差異，整理效果也是各不相同。
直接浸軋法不僅整理效果較好，對(duì)織物損傷也較小，而且操作方法簡(jiǎn)單，適用于批量較大的的工業(yè)化生產(chǎn)。噴涂法比直接浸軋法簡(jiǎn)單易行，操作簡(jiǎn)便，原材料用量明顯減少，大大降低了生產(chǎn)成本，因此，在新型紡織產(chǎn)品研發(fā)中有比較廣泛的應(yīng)用。
復(fù)配液整理法是指將含有石墨烯的紡織整理液，通過物理或化學(xué)的方法對(duì)紡織品進(jìn)行整理，得到功能性紡織品，如何制備得到分散性和穩(wěn)定性良好的石墨烯復(fù)配液，保證石墨烯和有機(jī)物基體之間的相容性是此方法的關(guān)鍵。
交聯(lián)劑改性處理是利用氧化石墨烯的架橋作用，與其他線型分子通過化學(xué)鍵合交聯(lián)成網(wǎng)狀物質(zhì)，促進(jìn)大分子官能基團(tuán)之間的結(jié)合，賦予面料新的功能，此法操作簡(jiǎn)單，氧化石墨烯用量較少，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
紫外光固化法是織物表面的氧化石墨烯在紫外光照射下發(fā)生輻射聚合、輻射交聯(lián)和輻射接枝等一系列反應(yīng)，然后通過紫外光的固化還原作用，使其完全還原，得到石墨烯改性織物，這個(gè)方法操作簡(jiǎn)單，高效，低溫，反應(yīng)快，并且整理過程無(wú)還原劑和化學(xué)助劑，低碳環(huán)保，具有較好的應(yīng)用前景。隨著對(duì)石墨烯材料在紡織品整理領(lǐng)域研究的深入，新的改性方法不斷涌現(xiàn)，層層自組裝法、電泳沉積法、原位化學(xué)聚合法、染色法、CMOS法等方法也逐漸被報(bào)道。
靖江墨烯科技有限公司在現(xiàn)有的研發(fā)基礎(chǔ)上，疑結(jié)提出微納兩級(jí)聯(lián)合制備法，賦予材料獨(dú)特的微納米階層結(jié)構(gòu)并將使石墨烯功能材料的性能最優(yōu)化。
近年來，隨著對(duì)石墨烯不斷的深入研究，石墨烯在紡織領(lǐng)域也獲得到了廣泛的研究應(yīng)用，特別是在功能紡織品研究方面展現(xiàn)出勃勃生機(jī)，其導(dǎo)熱性、抗菌性、導(dǎo)電性、遠(yuǎn)紅外性能、防紫外性能及電磁屏蔽性能得到廣泛認(rèn)可，各種功能性紡織品也不斷涌現(xiàn)在消費(fèi)者面前。
石墨烯具有極高導(dǎo)熱系，近年來被提倡用于散熱等方面，單層石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)5300W/mK，甚至有研究表明其導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)6600W/mK。與純石墨烯相比，氧石墨烯的導(dǎo)熱導(dǎo)率相對(duì)較低（0.14～2.87W/mK），其導(dǎo)熱系數(shù)與氧化石墨被氧化程度密切相關(guān)。ABBAS等人采用石墨烯的樹脂溶分散液作為整理劑，對(duì)織物進(jìn)行整理，結(jié)果表明，石墨烯/樹脂溶液對(duì)織物傳熱性能較碳納米管/納米氮化硼樹脂溶液有改善的明顯，能夠大幅度提高織物的導(dǎo)熱系數(shù)。曲麗君課題組以聚乙烯醇為分散液，通過氫鍵層層自組裝方法將氧化石墨烯整理到棉織物上，對(duì)其進(jìn)行表面改性，經(jīng)石墨烯改性處理后，棉織物的導(dǎo)熱系數(shù)明顯提高，并且，隨著石墨烯/聚乙烯醇整理次數(shù)的增加，棉織物的導(dǎo)熱系數(shù)也不斷增大，導(dǎo)熱性能不斷提升。
石墨烯、氧化石墨烯具有優(yōu)異的抗菌性能，以其作為整理劑對(duì)面積進(jìn)行整理，即可得到抗菌織物。石墨烯基本沒有細(xì)胞毒性，相對(duì)于傳統(tǒng)的抗菌整理劑，因此石墨烯更適合與人體皮膚直接接觸。但是，由于石墨烯和氧化石墨烯獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，與紡織品之間缺乏親和力，因此很難通過傳統(tǒng)方法將石墨烯及其氧化物處理到紡織品上。氧化石墨烯抗菌棉織物目前的制備方法主要有輻射引發(fā)交聯(lián)、直接吸附、化學(xué)交聯(lián)三種不同的方法，通過這三種方法制備的氧化石墨烯抗菌織物的抗菌率均大于98%，并且具有較高耐水洗性。
石墨烯結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，迄今為止，研究者仍未發(fā)現(xiàn)石墨烯中有碳原子缺失的情況。石墨烯中各碳原子之間的連接非常柔韌，當(dāng)施加外部機(jī)械力時(shí)，碳原子面就彎曲變形，從而使碳原子不必重新排列來適應(yīng)外力，也就保持了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。這種穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)使碳原子具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性。石墨烯的這種優(yōu)良的導(dǎo)電性能應(yīng)用到紡織品上得到優(yōu)異的抗靜電或者導(dǎo)電織物。例如將滌綸織物浸泡于氧化石墨烯的溶液中，經(jīng)還原后得到的改性滌綸織物的導(dǎo)電性能明顯改善，并且其各項(xiàng)電化學(xué)性能較未整理的滌綸織物有很大的改善。孟娜等人利用石墨烯完美的大π鍵共軛體系及其單層原子厚度的優(yōu)異結(jié)構(gòu)，以層層自組裝的方法制備了石墨烯改性粘膠織物，隨著石墨烯在粘膠織物表面自組裝層數(shù)的不斷增加，織物的電阻值逐漸減小，當(dāng)石墨烯自組裝層數(shù)達(dá)到12層時(shí)，石墨烯改性粘膠織物的電阻值趨于穩(wěn)定，其電學(xué)性能達(dá)到最佳狀態(tài)。
曲麗君課題組對(duì)石墨烯整理棉織物的防紫外線性能做了深入研究。他們采用復(fù)配液整理法（石墨烯/聚氨酯水溶性復(fù)配液）對(duì)棉織物進(jìn)行改性整理，采用水溶性聚氨酯為黏合劑，通過傳統(tǒng)的軋-烘-焙工藝，對(duì)棉織物表面進(jìn)行改性整理。曲麗君課題組利用氧化石墨烯和殼聚糖分子間靜電作用力采用，通過層層自組裝工藝對(duì)棉織物進(jìn)行表面改性處理。通過這兩種方法得到的石墨烯改性棉織物展現(xiàn)出了優(yōu)異的防紫外線性能，經(jīng)檢測(cè)，其紫外線防護(hù)系數(shù)UPF值均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。
石墨烯改性織物的電磁屏蔽性能也逐漸成為紡織領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。張松林等人改進(jìn)了Hummers方法制備氧化石墨烯的工藝，并采用浸蘸式層層組裝整理工藝直接在棉織物表面制備氧化石墨烯/聚二甲基二烯丙基氯化銨鹽酸鹽（GO/PDDA）多層整理膜，經(jīng)測(cè)試，隨著GO/PDDA多層膜沉積層數(shù)的增加，棉織物電磁屏蔽性能也不斷提升。當(dāng)GO/PDDA多層膜自組裝層數(shù)達(dá)到15時(shí)，改性棉織物的電磁屏蔽效能達(dá)到3.16dB，試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)石墨烯/聚二甲基二烯丙基氯化銨鹽酸鹽改性處理的棉織物能夠屏蔽52%的電磁波。
本文綜述了石墨烯復(fù)合纖維與石墨烯織物的制備方法，概括了石墨烯改性織物的優(yōu)異性能。綜上所述，石墨烯的加入為織物賦予了優(yōu)異的性能，開辟了其在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用。
本文來自深圳論壇，本文觀點(diǎn)不代表利特納米立場(chǎng)，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系原作者。