科技前沿 石墨烯内暖纤维未来将在两大领域应用广泛
2019-08-28 13:52:28   来源：东方头条   

石墨烯具有优异的力学性能、导热性能、阻隔性能和极高的电子迁移率等特点；氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，具有活性基团和水溶性，所以其反应活性更强，在某些特殊条件下应用比石墨烯更加便捷；两者依靠其突出特性在石墨烯纤维、石墨烯功能整理等纺织领域具有广泛的前景。石墨烯功能纺织品的优异特性主要体现在抗菌、防螨，抗静电、抗紫外线、导热，远红外保健等方面。经过石墨烯整理剂处理的纤维和面料可以广泛地应用于运动服、外衣、内衣、床上用品和保健医疗用品等。

近年来，在生物质产业的创新应用上取得重大研发突破，开创性地从植物秸秆玉米芯中制备出全球热点新材料——生物质石墨烯。

利用生物质石墨烯优势，对石墨烯进行改性开发，与纤维、发泡等材料复合，创造性的研发出石墨烯内暖纤维、内暖绒和内暖烯孔等系列功能新材料，引起全球生物质行业高度关注，填补了全球生物质石墨烯产业化应用空白，实现传统产业、新兴产业、高新技术产业的渗透融合。

由生物质石墨烯制备的“内暖”系列新材料及多功能服饰的问世，在全球范围内创造了石墨烯在消费品领域商品化应用的先例，经权威鉴定，该产品具有体温远红外、持久抑菌、吸湿透气等特性，主要技术指标及性能国际领先，是服装领域的一次革命。

石墨烯功能纺织材料具有以下特点

1. 低温远红外高发射率

石墨烯整理功能纤维面料具备良好的远红外生物功能和强大的低温远红外效应，在5-14μm的波长远红外发射率达88%以上。

石墨烯整理功能面料还具备良好的远红外保温功能：传统服装的保暖作用是通过阻止人体的热量向外散失而实现的，如棉絮、羽绒等，而石墨烯远红外织物除上述作用外，还可以吸收外界的能量（如太阳能、人体向外散发的能量）并储存起来，再向人体反馈，从而使人体有温热感，提高人的体感温度。

2、导电和抗静电功能

石墨烯具有超高的导电性，将石墨烯整理到织物表面，可以在织物表面形成导电层，起到抗静电或者导电的作用。有关专家将制备的纳米石墨烯用湿涂层的方法涂覆在棉织物上，石墨烯在棉织物表面均匀分布并且通过氢键与棉纤维相互作用，其热稳定性和力学性能也显著提高，拉伸应力和杨氏模量分别提高了58.9%和64.1%，而且其导电性能很强。还有专家采用环保型干法涂料成功地制备了大尺寸、功能性石墨烯基真丝织物；将高浓度氧化石墨烯溶胶直接涂在丝织物上然后用抗坏血酸还原，还原氧化石墨烯均匀地沉积在织物表面，同时赋予织物优良的阻燃性能和高导电性。

3、抗菌防螨功能

石墨烯对细胞有较强的细胞毒性，其可以直接接触细菌的细胞膜并使其分解。 专家利用氧化石墨烯纳米结构涂覆在棉织物表面进行整理，并对其进行检测，结果表明，改性后的织物具有更高的热稳定性，而且对革兰氏阳性菌有较大的毒性。樊春海等专家采用吸附法、辐射交联法和化学交联法等3种方法将氧化石墨烯应用到棉织物上，试验表明，这些织物具有很强的抗菌性能，能杀死98%的细菌，并且耐洗性好。还有专家介绍经过石墨烯整理剂处理过的面料还有优异的防螨效果，能有效的防止螨虫孳生，保持织物的清洁卫生。

4、抗紫外线功能

抗紫外线有两种方法：吸收紫外线或者反射紫外线。石墨烯可以吸收一定的紫外线，可在纺织品整理中作为紫外线吸收剂使用。胡希丽等以石墨烯纳米片作为紫外线吸收剂，水溶性聚氨酯为黏合剂，对棉织物进行涂层整理，发现处理后棉织物的UPF值达到356.74，是未处理织物的10倍。田明伟等通过静电层层自组装的方式使氧化石墨烯和壳聚糖的复合物对棉纤维进行处理，处理后的棉织物具有优良的耐洗性能，并且其UPF值高达452。

5、导热功能

石墨烯具有优异的导热性能，导热过程主要是其晶格振动引起的。将石墨烯与电子应用相结合，可以起到很好的保暖作用。Abbas等将石墨烯、碳纳米管、细的氮化硼颗粒分别结合树脂应用到棉织物上，石墨烯整理的织物导热性能最好，相对于纯棉布，其导热性能提升了8倍多。Gunasekera等将棉织物反复浸渍、烘干，至氧化石墨烯分散液被完全吸收，然后还原棉织物上的氧化石墨烯，制备出石墨烯涂层织物，整理后的织物相比于未整理织物的导热性能提升了55%。