石墨烯纤维研究进展--《中国材料进展》2014年08期
石墨烯纤维研究进展
【摘要】：石墨烯纤维是2011年才发展起来的一种以天然石墨为最初原料的新型碳质纤维,由石墨烯或者功能化石墨烯纳米片的液晶原液经湿法纺丝一维有序组装而成。石墨烯纤维具有良好的机械性能、电学性能和导热性能,可用于导电织物、散热、储能等领域。将其他物质引入石墨烯纤维中还可得到特定功能的石墨烯复合纤维,如将聚合物加入石墨烯纤维得到结构精巧、力学性能良好的石墨烯仿贝壳纤维;将磁性纳米粒子加入得到磁性的石墨烯复合纤维;加入Ag纳米线得到高导电的石墨烯复合纤维。石墨烯纤维良好的柔韧性使其在柔性器件如柔性超级电容器等领域得到应用。综述了石墨烯纤维的研究现状,对纯石墨烯纤维、石墨烯复合纤维的制备和应用进行了详细的阐述,并对石墨烯纤维的发展方向进行了展望。
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：TQ343;TQ127.1【正文快照】：
1前言碳是生命形成的物质基础,而且在人类物质生活中有着不可替代的地位。无论是衣服中的棉纤或化学纤维,食物中的糖、蛋白质和脂肪,还是人们居住的房屋、出行所用的各种交通工具,碳元素都必不可缺。碳元素不但能形成柔软的石墨,还能结晶形成最坚硬的物质——金刚石。除此之外
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石墨烯复合纤维的应用有哪些？
发布时间：日 17:01
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石墨烯复合纤维的应用有哪些？
由于石墨烯复合纤维具有柔性较好，质轻，导电性能、热学性能优异等优点，因此被广泛应用于各个领域。根据近年文献，其应用主要集中在如下几个方面。
（1）生物医用材料
2013年，泰国国立朱拉隆功大学Nadnudda Rodthongkum和Nipapan Ruecha等人利用静电纺丝构建了一种新颖的高灵敏度的用来检测多巴胺的电化学系统。他们在丝网印刷碳电极的表面修饰了一层石墨烯/聚苯胺/聚苯乙烯复合纤维。在最优条件下，多巴胺的检测量可以达到0.05 nM。另外，这种电极系统具有非常宽的动力学范围：0.1 nM～100 μM。
（2）储能材料（超级电容器）
曼彻斯特大学Robert A. W. Dryfe等人用电泳沉积的方法在碳纤维的表面沉积石墨烯碳纳米管复合层，得到石墨烯－碳纳米管/碳纤维（G-CNT/CC）复合纤维。所得电极的比电容（151 F/g）是纯石墨烯纤维电极（58.8 F/g）的2.5倍，而且其能量密度（14.5 W·h/kg）也远高于纯石墨烯纤维电极（5.6W·h/kg）。曲良体等人在石墨烯纤维表面沉积MnO2，将石墨烯纤维的比电容提高到了36 F/g。
北京理工大学董泽琳等人以石墨烯复合纤维为导线织成导电织物；浙江大学高超教授等人将石墨烯复合纤维作为LED晶体管的导线，同时还将纳米银与石墨烯混纺制得高导电率的石墨烯/纳米银复合纤维（导电率为930 S/cm）；复旦大学彭慧胜教授等人从碳纳米管片中抽出碳纳米管阵列，沿着轴向堆叠，加入氧化石墨烯溶液，最后将混合物扭曲得到石墨烯/CNT复合纤维。
（4）光催化
中国海洋大学高孟春教授等人在氧化石墨烯的乙醇溶液中加入硝酸铟、聚乙二醇和氧化二乙酰丙酮合钒制得纺丝液，静电纺后煅烧得到石墨烯/氧化钒铟（RGO/InVO4）复合纤维，这种复合纤维表现出了很好的光催化性能。韩国国立全南大学Bo-Hye Kim等人利用静电纺丝的方法得到含氧化石墨烯的聚合物纤维，经煅烧得到石墨烯/碳复合纤维，再将得到的纤维浸泡在含钛的氧化物溶液中，高温煅烧得到石墨烯复合纤维。
各种石墨烯复合纤维层出不穷，制备方法也不尽相同，复合纤维的制备方法对其拉伸强度和导电率有重要影响。其中，干法纺丝和湿法纺丝制得的复合纤维的拉伸强度明显比静电纺丝强。同时，通过对比同种样品的氧化石墨烯还原方式，发现相比于高温煅烧，HI酸还原更能保存石墨烯的优异性能。
尽管石墨烯复合纤维已经表现出很好的应用前景，但其制备工艺仍有待改进，以得到力学性能和导电性能优于单层石墨烯的材料。此外，目前对其光学和热学方面的研究还较少，相信在不久的将来性能更优异的石墨烯复合纤维将会问世，且其应用领域将得到进一步扩展。自动化制鞋机 “石墨烯+健康”拓展功能纺织品应用领域-乌兰察布新闻网
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