近年來,隨著對石墨烯改性纖維不斷的深入研究,石墨烯改性纖維在紡織領域也獲得到了大面積的研究應用,特別是在功能紡織品研究方面展現(xiàn)出勃勃生機,其導熱性、抑菌性、導電性、遠紅外性能、防紫外性能及電磁屏蔽性能得到大面積認可,各種功能性紡織品也不斷涌現(xiàn)在消費者面前。石墨烯具有極高導熱系,單層石墨烯的導熱系數(shù)可達5300W/mK,甚至有研究表明其導熱系數(shù)高達6600W/mK。與純石墨烯相比,氧石墨烯的導熱導率相對較低(0.14~2.87W/mK)。石墨烯改性纖維具有優(yōu)異的抑菌性能,用其制成的織物,就是抑菌織物。石墨烯基本沒有細胞毒性,相對于傳統(tǒng)的抑菌整理劑,因此石墨烯改性纖維更適合與人體皮膚直接接觸。石墨烯結構非常穩(wěn)定,當施加外部機械力時,碳原子面就彎曲變形,從而使碳原子不必重新排列來適應外力,也就保持了結構穩(wěn)定。這種穩(wěn)定的晶格結構使碳原子具有優(yōu)良的導電性。石墨烯的這種優(yōu)良的導電性能應用到紡織品上得到優(yōu)異的抗靜電或者導電織物。多功能、多類別、多層次、低能耗、低成本是石墨烯改性纖維被市場和消費者接受的關鍵。南方高性能石墨烯復合纖維
石墨烯錦綸復合纖維,是將石墨烯與含有酰胺基團的熱塑性樹脂共混制備出的一種復合性纖維。用這種纖維制成的紡織品具有防水防風;耐磨性高;吸濕透氣;超導抗靜電等性能;石墨烯錦綸纖維的基體材料為聚酰胺切片,采用預制母粒工藝,將石墨烯均勻的分散在聚酰胺切片中,經熔融紡絲和后紡處理得到含有石墨烯的錦綸纖維。該工藝有效的解決了石墨烯密度小,表面能高易團聚,難以在切片中混合均勻的難題。從而將石墨烯的神奇功能帶入到了錦綸纖維中。該石墨烯錦綸纖維與傳統(tǒng)錦綸纖維相比,在遠紅外、抑菌抑菌性、抗紫外性等方面都有明顯提高。淺色石墨烯改性錦綸纖維石墨烯改性纖維在面料中的含量達到50%以上時就具有鮮明的功能性指標。
面料正面選用精梳棉,避免穿著過程中的起毛起球現(xiàn)象。為了達到質輕效果,連接紗選用滌綸長絲。綜合考慮成本和功能性,面料反面選用普通滌綸絲和石墨烯滌綸絲交織而成。經編織及整理后制得石墨烯復合纖維功能性針織面料。經檢測,其物理性能達到服用標準,并且石墨烯的抑菌性及遠紅外性能也在面料上得到體現(xiàn),和同規(guī)格不含石墨烯復合纖維的面料進行對比,石墨烯復合纖維面料的保暖性能更優(yōu)。雖然由于石墨烯本身的顏色限制了其面料顏色大多數(shù)為深色,但對于秋冬季面料來說這并不是問題,因此具有良好的應用前景。
石墨烯是目前電阻率較小的材料,將石墨烯與織物結合,可制備優(yōu)異的抗靜電、電磁屏蔽或者導電織物,可以應用于特殊行業(yè),如將石墨烯與化纖共混紡絲,有可能制備出具有優(yōu)異抗靜電性能的采礦職業(yè)服面料。石墨烯改性纖維具有優(yōu)異的抑菌性能、低溫遠紅外功能,將石墨烯改性纖維應用到織物上,即可制備抑菌織物,相對于傳統(tǒng)的應用無機、有機抑菌劑的抑菌纖維,石墨烯改性纖維基本沒有細胞毒性,更適合與人體皮膚直接接觸,具有親膚養(yǎng)膚的作用。在不影響織物的舒適性、服用性能和洗滌的條件下,可將織物與微型芯片連接,制成穿戴式的智能電子服裝。石墨烯改性纖維用于紡織材料中,可以制成更柔軟、微小的電子元件,應用于智能服裝中富有彈性、更柔韌、功能穩(wěn)定性好,這些紡織品在醫(yī)療保健、高性能運動服、可穿戴的顯示器及服裝設備等方面擁有潛在的應用前景。在不斷尋求創(chuàng)新的紡織纖維領域,石墨烯的出現(xiàn),為其進一步發(fā)展提供了新的動力。
石墨烯改性纖維的抑菌機理是石墨烯可以破壞細菌的細胞膜,導致胞內物質外流達到抑菌效果,使紡織品擁有的抑菌性能,對常見細菌的抑菌達到90%以上。納米級的石墨烯本身是連成一串的碳原子,就像一層很薄很密實的布。它們對付細菌的方式有3種:第一種是直接砍,由于石墨烯是納米級的,而細菌是微米級,前者比后者小1000倍,石墨烯就如同一把很鋒利的刀,直接把細菌砍死;第二種是餓死細菌,納米級的石墨烯可以像布一般將細菌嚴密地包裹起來,使細菌吸收不到營養(yǎng),活活餓死;第三種是緩慢消亡,由于石墨烯太小,細菌會將石墨烯吞進“肚”里,就像人吃了異物會拉肚子不舒服,導致細菌慢慢消亡。石墨烯改性纖維抑菌效果達到抑菌針織內衣國家標準3A級以上,而且其性能在多次洗滌后抑菌效果不衰減。石墨烯改性纖維是指石墨烯與普通纖維結合,在保持纖維基本性能的同時,具有石墨烯獨特性質的纖維。南方高性能石墨烯復合纖維
石墨烯改性紡織品在導電、防輻射、防紫外線、除菌、特殊防護和智能織物等領域有巨大的應用前景。南方高性能石墨烯復合纖維
石墨烯容易團聚,在一般溶劑中的分散性較差,如何將石墨烯制備得到宏觀可見的纖維類材料的同時,又保留石墨烯獨特的優(yōu)異性能,成為目前開發(fā)石墨烯功能纖維的一大難題。石墨烯纖維的制備主要涉及純石墨烯纖維和石墨烯復合纖維兩大類。相對于紡制單純的石墨烯纖維難度較大且性能單一的缺陷,通過開發(fā)石墨烯與其他基體材料進行共混獲得復合纖維,這更利于石墨烯材料在紡織領域的用。根據與石墨烯進行混合基體材料的不同,石墨烯復合纖維可分為:石墨烯/聚合物復合纖維、石墨烯/無機金屬復合纖維、石墨烯/無機非金屬復合纖維三大類。南方高性能石墨烯復合纖維
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