石墨烯的研究现状与发展趋势

石墨烯是仅有一层原子厚度的二维蜂巢状晶体,自2004年被发现以来,因其独特的结构和十分优异的机械性能、热学性能、电学性能等,在化学、物理、生物医学、材料科学等领域迅速掀起了研究热潮。介绍了石墨烯的研究现状,石墨烯的制备方法及相关的应用领域,并对其未来的发展方向进行展望。     

发泡交联法制备氧化石墨烯/壳聚糖复合海绵及其对铜、铅的吸附性能研究

近年来环境污染问题成为世人最关注的问题之一。在水资源的污染中,重金属的污染受到广泛关注。而吸附法由于操作简单、成本较低而被广泛应用。针对铜、铅离子,以氧化石墨烯和壳聚糖为材料,利用两者的协同效应制备出了氧化石墨烯/壳聚糖复合海绵(GCS)。对复合海绵的微观形态以及基本性能进行了表征测试,同时比较研究了铜、铅离子溶液的初始浓度对吸附效果的影响。实验发现:制得的新型复合海绵具有微孔结构,吸水能力良好,对铜、铅离子有很好的吸附效果,在最优条件下,Cu2+和Pb2+的平衡吸附量分别可以高达1114.7mg/g和4855.8mg/g。     

柔性力感知电子织物的制备及其人体运动监测系统构建

为开发步态失稳监测系统和压疮监测与预防床垫等老龄健康维护产品,研发了一种用于人体运动监测的柔性压阻式压力传感电子织物,2个电极层织物通过正交配置形成传感点阵,由石墨烯与离子液体改性处理的棉织物构成中间导电层。实验结果表明：该电子织物在0～5 kPa压力范围的传感灵敏度为0.15 kPa^-1,且呈现良好的线性关系,加载、卸载时具有快速响应时间(20、30 ms),经校准实验所得压力映射图呈现良好均匀性,传感性能可重复8 000次循环。将自主设计的上位机软件、下位机电路等集成智能电子织物压力分布监测系统,可达成对不同身体部位的压力大小及其分布情况的实时连续监测,未来可用于步态分析、压疮监测与预防床垫、人体运动特征等辨识。     

具有距离监测与辅助提示功能的自闭症儿童智能服装设计

针对自闭症儿童社交与情绪障碍问题,设计了2款具备距离监测与辅助提示功能的自闭症儿童智能服装。首先,采用问卷调查与实地访谈等方法,归纳出自闭症儿童在穿戴、感统、心理认同3个方面的服装需求;其次,采用超声波距离传感器技术实现社交距离监测;再次,采用气动柔性气囊及可加热碳纤维模拟中医推拿治疗自闭症手法,加热加压刺激手腕部穴位,达到一定的干预和辅助提示患者的目标。研究结果表明：选用的超声波传感器精度高,形状小巧且耐脏污,将其嵌入服装中可有效识别0.2～3 m范围内的社交距离;通过柔性气囊的充气加压可对手腕部穴位产生7.90 kPa的服装压,有助于缓解患者情绪焦虑等症状;智能服装廓形设计采用H/A型,开合方式选用拉链,色彩选用冷色调,口袋设计为几何图形,面料设计兼具舒适性与功能性,符合自闭症儿童服装实际穿着需求。     

碱氧一浴脱胶法功能性大麻纤维的研究

文章对比了碱氧一浴脱胶法对大麻原麻进行脱胶过程中,采用水浴处理和石墨烯溶液浴处理得到的大麻纤维的性能。实验结果表明,与水浴相比,石墨烯溶液处理可以提高脱胶大麻纤维的强力,降低残胶率,提高导热性。     

柔性纺织基定向导湿电渗复合材料制备及性能测试

智能可穿戴纺织品的核心问题是柔性智能器件的研发。基于微通道电渗透原理,选取导电性好、耐久性良、化学稳定性突出的碳纤维为柔性阳极材料,导电性良好、柔性佳且具有一定疏水性的金属无纺布为柔性阴极材料,设计并研发了柔性非对称式定向导湿电渗复合材料,该柔性器件可在低电压(1～6 V)下驱动水分定向流动,水流通速率在6 V电压下可达到147.26μL/(min·cm~2)。该柔性器件具有低电压和高水通量的优点,可实现快速吸湿排汗,且具有良好的穿着舒适性,可广泛应用于运动服装、医疗防护等领域,安全性高,市场前景广阔。     

纯棉面料高导湿潮交联树脂整理工艺优化

选取高导湿潮交联树脂,采用轧烘堆工艺制备高导湿性、高保形性面料,并研究树脂用量、pH值、堆置条件对面料整理效果的影响。结果表明,高导湿潮交联树脂既能赋予纯棉面料高免烫性和抗折皱性,又能保持面料原有手感及吸湿性能。优化的工艺条件为:树脂整理剂210 g/L,pH=1.15,37℃堆置22 h。     

绒面织物基摩擦电式压力传感器的制备及其应用

传统压力传感器普遍存在可穿戴性差、电源供电不便等瓶颈问题，限制了其在可穿戴领域的应用，因此，研发具有柔性可穿戴和自供电功能的传感器是亟需突破的新策略。受冬季绒面衣物与人体摩擦易产生静电的启发，将摩擦纳米发电技术与柔性纺织材料相结合，提出了一种基于纺织结构的新型摩擦纳米发电机。以不同绒面织物作为摩擦层材料，制备了一种摇粒绒织物基摩擦电式自供电压力传感器(f-TENG),研究绒面结构类型对摩擦电输出性能的影响规律。f-TENG的绒面结构和高比表面积赋予了其良好的可水洗、连续化生产、低成本的特点，以及出色的电输出性能(40 V,5 cm×5 cm),可以点亮50个串联的LED灯泡。f-TENG可被用于多种应用场景中，采集人体运动的能量产生电信号，展示了纺织品在自供电智能可穿戴设备方面的应用潜力。     

石墨烯及其功能纺织品的制备方法

总结石墨烯及其功能纺织品的制备方法。介绍了石墨烯的性能;分别阐述了当前石墨烯功能纺织品的制备方法,包括直接浸轧法、喷涂法、复配液整理法、交联改性法、紫外光固化法、化学气相沉淀法等。介绍了应用于石墨烯功能纺织品的新技术,包括电泳沉积技术、层层自组装技术等。认为:石墨烯材料具有优异的导电性能、导热性能、抑菌性能和防紫外线性能等,在功能纺织品领域具有广阔的应用前景。     

基于纳米石墨烯整理的棉织物防紫外线性能分析

研究纳米石墨烯涂层整理棉织物的防紫外线性能。采用石墨烯纳米片(GNP)作为紫外线吸收剂,水溶性聚氨酯(WPU)为黏合助剂,通过轧-烘-焙方法对棉织物进行涂层整理并研究其性能。通过扫描电子显微镜和傅里叶红外分析光谱表征分析改性棉织物的表观形态和内部结构;采用紫外线防护系数(UPF)评估其防紫外线性能。结果表明:经石墨烯处理后的棉织物展现出较强的紫外线防护性能,当石墨烯添加量为0.4%(质量分数)时,其UPF值达到356.74,是未处理织物的10倍。认为:整理后的织物可以应用于紫外线防护服装和可穿戴设备等。