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铁虫 (初入文坛)

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专业: 高分子合成化学

[交流] 石墨烯纺织布——穿上就让您“烯”笑颜开已有1人参与

近年来新型纺织材料层出不穷，其性能更新迭代，以不断提高满足消费者的生活需求。而石墨烯作为一种新型纳米材料，因其优异的抗静电、防紫外、抗菌、导电、耐热等性能在纺织领域中被广泛应用于制备户外用品、特殊职业装、专业运动服等。
  石墨烯是一种存在于自然界中的单层结构，是由六角蜂窝晶格以非常紧密的结构聚集构成的平面碳材料，具有较强的导电导热性。这种新型材料是由英国学者利用机械剥离制备法获得，颜色几乎完全透明。2023年4月13日-16日在深圳召开的国际石墨烯论坛的大会报告嘉宾康斯坦丁▪诺沃肖洛夫正是石墨烯的发现者，他也因此和另一位发现者获得了2010年的诺贝尔物理学奖。近几年，因为石墨烯的低温远红外发射等多功能被应用到纺织材料中，不仅可以赋予不同种类纤维或织物抗菌抑菌、抗静电、抗紫外线等性能，同时其自身绿色环保、无毒无害的特性适应了我国环保型社会发展的趋势，使得越来越多的纺织学者投身于石墨烯改性纤维的研究上，有力地推动了纺织工业中高附加值、多功能化织物的不断发展。实验研究表明，石墨烯可以长效吸附甲醛，同时自带分解功能，可以将吸附的甲醛分解为少量的水和二氧化碳。石墨烯的高韧性可以提升布匹拉伸性20%，电阻率很小，因此有着特别优秀的导电能力，这也是石墨烯抗静电的主要原因。石墨烯改性纤维可与各类纤维混纺或交织，可纺性良好，同时由于其具有二维空间，所以吸水能力特别强。各类细菌黏附于石墨烯棉丝织物上，石墨烯通过尖锐的边界切割细胞膜，大规模的直接抽提细胞膜上的磷脂分子，最终导致细胞死亡。
紫外线中含有UVA、UVB、UVC，是电磁波谱中波长为400nm~10nm的光线，其中UVA发挥着很强的晒红晒伤作用，致癌性最大。虽然适量的紫外线照射，可以补充人体所需的维生素D，具有杀菌消毒的作用，还能防止佝偻病，但是当过度的紫外线照射人体时，会使皮肤产生更多的黑色素，分布到表皮角质层后形成黑色斑点。可以说紫外线是造成皮肤老化、松弛和皱纹的最大元凶，理应注意防护。
  石墨烯能够吸收波长小于281nm的紫外线和反射波长大于281nm的长波紫外线，所以可以有效改善传统织物因紫外辐射而导致的老化及机械损伤等问题。研究人员利用层层静电组装法将氧化石墨烯和壳聚糖的复合物沉积到棉织物上，其UPF值高达452，具有优良的耐洗性能。研究人员采用浸轧法，将纳米石墨烯微片分散在水性聚氨酯当中，形成连续相作为紫外线屏蔽剂，涂覆在棉织物表面，实验结果表明，石墨烯质量分数超过国家标准紫外线防护纺织品的要求。日本学者利用环保且简便的方法对梭织芳纶织物进行改性研究，通过聚四氟乙烯涂层功能化梭织芳纶织物，采用浸涂法将氧化石墨烯沉积在聚四氟乙烯改性的织物上，再将氧化石墨烯还原。经比较发现，氧化石墨烯降低了UVA和UVB的透射率，提高了UVA和UVB的吸光度或反射率；在相同环境下，经168h的紫外线照射后，原始AF的UPF值从37.00降至17.00，而改性后AF的UPF值从73.00降至47.00。由此可见，经氧化石墨烯涂层和改性的AF抗紫外线性能得到了很大的提升，因而，石墨烯是一种很好的用于纺织品抗紫外线处理的整理剂。
  虽然石墨烯在纺织领域中的应用有很多益处，但对石墨烯的功能化研究尚以实验室研究为主，批量生产直接应用到实际还存在着一些困难。

（1）由于石墨烯独特的单原子层片状结构，当层间范德华力与π-π相互作用时，粉末状的石墨烯在使用过程中很容易团聚，甚至很有可能重新形成厚的石墨片，从而失去其结构特征和优越性能。所以，如何使粉末状石墨烯均匀分布且具有一定的可纺性将是未来研究的重点课题。

（2）石墨烯的制备工艺还不太成熟，导致石墨烯的生产成本高、质量差、产量少；由于石墨烯在基材上的吸附量低，无法充分显示其功能性，故提高制备工艺，将石墨烯材料产量化来降低成本，使其具有广泛的市场价值是今后重要的研究方向。

（3）当前不具备成熟的纯石墨烯生产技术，生产难度相对较大，存在着纤维强度、可纺性不足和柔韧性差等问题，其次石墨烯复合纤维的均匀性也有待考量。

（4）利用石墨烯对织物进行功能改性时，其结合方式和结合强度有一定的难度，且功能方面和服用舒适度之间的兼容性有待解决。尽管如此，石墨烯作为21世纪最具影响力的纳米材料，因其优异的理化性能，使其在纺织领域中应用价值不断凸显，对纤维、织物的功能改性已经取得了一定的进展，并不断出现新的研究方向，如：石墨烯在可穿戴智能纺织品中的开发应用就是极具重大意义的方向之一。
  我们新奇碳科技有限公司拥有众多的优势，我们拥有核心的生产工艺和核心的洗涤工艺，我们拥有寡层碳含量低反应活性位多，高分散，水溶性好等众多技术优势，我们自主搭建了功能化石墨烯的生产线，建成国内首条唯一吨级功能化石墨烯生产线，拥有强大的工业产业下游渠道。我们的生产工艺可实现室温进一步反应；解决高温高压法副产物多，分离困难难题，洗涤工艺将目前酸洗工艺周期从15-30天缩短到24小时。我们自主研发建设的功能化石墨烯生产线现在已经拥有非常成熟化的工艺流程，完全可以自主生产高品质，高性能，低成本的石墨烯基复合产品，产业化的生产可以保证市场供应链不断，所生产的产品填补了国内空白。我们可以针对企业面临的技术难题和壁垒，定制化研发出企业需求的石墨烯基复合新材料特性，我们有可以进驻企业，成立研发实验室，帮助企业实现企业的升级和转型，我们拥有强大的研发技术团队，我们还可以针对地方产业需求，帮助建设性价比高的产线。所以，石墨烯纺织布，选我们就对了！

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