石墨烯改性蚕丝的制备方法及其应用研究进展

为优化蚕丝纤维和石墨烯材料的相互结合作用并进一步增强和丰富蚕丝纤维的性能和用途,扩大其在纺织及生物医疗柔性可穿戴领域的应用,详细介绍了石墨烯及其衍生物材料通过内在改性法和外在改性法制备蚕丝材料的方法及应用,并对比分析了各种方法的优缺点,简要介绍了改性蚕丝材料中氧化石墨烯化学还原法和高温还原法的特点。阐述了在力学性能、导电性能、抗紫外线性能、抗菌性能、防污/防水性能等方面,石墨烯改性蚕丝的工作机制及研究进展。综述了石墨烯改性蚕丝材料的性能及其在智能传感器纺织品领域的应用现状,最后展望了石墨烯改性蚕丝材料的研究及发展方向,以期拓宽其应用。     

石墨烯整理蚕丝织物的导电性能

为获得耐水洗和高导电的纺织材料,采用原位还原法将氧化石墨烯(GO)用于蚕丝织物的导电整理。探究了GO 质量浓度、GO 溶液pH 值、还原剂用量、超声时间和十二烷基苯磺酸钠质量浓度等对蚕丝织物导电性能的影响,分析了还原氧化石墨烯(rGO)导电蚕丝织物的导电耐久性,并借助扫描电子显微镜对织物形貌进行表征。结果表明：在GO 质量浓度为15 g/ L,GO 溶液pH 值为5,还原剂质量浓度为5 g/ L,超声时间为30 ~ 60 min 时,采用原位还原法还原吸附GO 并烘干的蚕丝,其表面电阻值降低至1. 372 kΩ/ cm,导电性优良;蚕丝表面被GO 完全覆盖,经20 次水洗或机械摩擦后蚕丝织物依然保持较好的导电性能。     

石墨烯在纺织材料基透明电极中的进展

石墨烯柔性复合透明导电复合材料具有优异的导电性能、透光性能、导热性能以及机械性能。文中介绍了石墨烯的结构、物理性质、制备方法以及在光电领域中的应用,指出了目前基于PET薄膜石墨烯材料研究中的不足以及未来发展方向。     

石墨烯复合材料超电容性能的研究

活性电极材料的好坏是影响超级电容器性能的决定因素,基于石墨烯的复合材料是最重要的超级电容器活性电极材料的一种,该类材料用作超级电容器的电极材料时具有环境友好、成本低、比电容量高、充/放电时间快和循环稳定性高等优点。文章概述了近年来不同石墨烯复合材料,包括石墨烯/金属氧化物、石墨烯/导电聚合物、石墨烯/碳材料、石墨烯/金属硫化物和基于石墨烯的三元复合物等,用于超级电容器的电容性能,并对其进行了展望。     

纳米材料喂食法改性蚕丝研究进展北大核心

蚕丝是一种具有优异力学性能、生物相容性和生物降解性的天然纤维,广泛应用于纺织、服装、生物医药、光电器件等领域。但蚕丝的力学性能与蜘蛛丝相比仍然存在不小的差距,并且易皱、泛黄、抗紫外和抗菌性能差,这些大大限制了蚕丝的进一步发展。目前常用的后整理、接枝等常规改性方法大都存在附着力差、影响蚕丝原有手感和光泽等缺点。相比于上述改性方法,纳米材料喂食法是一种高效、低成本、可大规模生产和绿色环保的蚕丝改性方法。综述了近年来纳米材料喂食法改性蚕丝的研究进展。     

纳米材料喂食法改性蚕丝研究进展

蚕丝是一种具有优异力学性能、生物相容性和生物降解性的天然纤维,广泛应用于纺织、服装、生物医药、光电器件等领域。但蚕丝的力学性能与蜘蛛丝相比仍然存在不小的差距,并且易皱、泛黄、抗紫外和抗菌性能差,这些大大限制了蚕丝的进一步发展。目前常用的后整理、接枝等常规改性方法大都存在附着力差、影响蚕丝原有手感和光泽等缺点。相比于上述改性方法,纳米材料喂食法是一种高效、低成本、可大规模生产和绿色环保的蚕丝改性方法。综述了近年来纳米材料喂食法改性蚕丝的研究进展。     

石墨烯复合织物的制备、功能及应用

具有诸多优异性能的石墨烯已成为众多科学领域的革命性材料。将石墨烯材料纳入纺织品的功能整理中,可赋予纺织品抗静电、紫外防护、导电、光催化自清洁、抗菌、导热、储能等多种功能性。文章综述了石墨烯复合织物的制备方法、功能分类以及石墨烯复合织物的应用前景。     

基于石墨烯材料及其复合物的纺织品抗菌整理研究

石墨烯材料包括石墨烯、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯,具有非常优异的物理化学性能。总结了石墨烯材料及其抗菌复合物的性能特点及其在纺织品抗菌整理方面的应用,探讨了石墨烯及其复合物的抗菌安全性,并指出石墨烯材料及其复合物在纺织品抗菌整理方面的研究方向。     

喂食纳米银粒径显著影响家蚕蚕丝性能

蚕丝因其具有优异力学性能、生物相容性和生物降解性,近年来逐渐应用于组织工程、生物医用材料等领域。为了进一步改善蚕丝的性能、提高其应用价值,需要对天然蚕丝进行改性,增强其力学性能、抗菌性能、抗黄变性等。作为一种新型方法,添食育蚕法具有操作简单、无后续处理、可大规模生产、绿色环保的优点。近年来,该方法在喂食有机᳿料获得彩色蚕丝,以及喂食纳米材料获得性能增强蚕丝方面取得了一定的进展。     

石墨烯与导电聚合物复合吸波材料的研究进展

首先简要介绍吸波材料的分类、吸波机理及电磁参数;其次研究分析石墨烯和导电聚合物材料的性能特点;然后详细探讨石墨烯与导电聚合物复合吸波材料的研究进展;最后,对石墨烯与导电聚合物复合材料的优缺点进行总结,并展望其未来发展趋势。     

功能化氧化石墨烯吸附材料的研究进展

为推进氧化石墨烯材料在水处理领域的应用,综述了近几年功能化氧化石墨烯吸附材料的研究成果。首先介绍了氧化石墨烯的制备方法与结构特征,然后将功能化氧化石墨烯吸附材料分成共价键改性材料和非共价键复合材料。针对氧化石墨烯上不同官能团的化学修饰,将共价键改性材料划分成5类:羰基功能化、羧基功能化、羟基功能化、环氧基功能化和碳碳双键功能化。根据复合材料结构形态的不同,将非共价键复合材料划分成3类:氧化石墨烯基凝胶、氧化石墨烯基分离膜、氧化石墨烯基磁性吸附剂。最后讨论了功能化氧化石墨烯吸附材料在水处理中存在的问题,指出共价键和非共价键的联合功能化处理有望成为氧化石墨烯吸附材料的发展方向。     

高分子聚合物硬骨缺损修复材料研究进展

为开发生物相容性好、力学性能优异、安全有效和性能稳定的硬骨缺损修复材料,对构成硬骨缺损修复材料的种类、性能优缺点以及未来研究趋势进行综述。首先分析了以丝素蛋白、壳聚糖、胶原、聚乙烯醇、聚己内脂等高分子聚合物为原料制备硬骨缺损修复材料的最新研究进展;其次针对其在硬骨缺损修复骨髓炎治疗中的应用及其在研究中存在的不足进行分析。硬骨缺损修复材料涉及多学科交叉,以天然高分子聚合物以及合成高分子聚合物为原料制成的骨缺损修复材料可极大地促进其在骨组织工程中的应用,同时以石墨烯、氧化石墨烯、二氧化钛、羟基磷灰石等为代表的无机类材料在今后有望成为骨缺损修复材料的研究热点。     

石墨烯基新型抗菌材料的研究进展

为更好地解决单一材料在抗菌领域所面临的局限性问题,对石墨烯基新型抗菌材料的研究展开论述。介绍了石墨烯材料在抗菌方面广谱抗菌、物理和化学作用等的特点,重点阐述了石墨烯及其衍生物的接触切割、包覆作用、氧化应激作用等抗菌机制。然后分析了石墨烯与纳米材料、壳聚糖、季铵盐、卤胺等复合后的研究进展,为其发展提供了参考意义。最后总结了石墨烯基复合抗菌材料在纺织中的研究进展以及当前研究中仍然存在的一些问题,并展望其未来的发展方向。研究表明：将石墨烯材料与其它抗菌材料复合,所得材料可充分发挥各组分之间的协同抗菌作用,其发展较为迅速;然而,尽管石墨烯基新型抗菌材料发展迅速,但其实现产业化仍面临诸多挑战,未来应侧重于优化其制备工艺、抗菌机制等方面,使其向绿色、环保方向发展。     

GO/PI复合纳米纤维的制备及其过滤性能研究

为制备高过滤效率、低过滤阻力的空气过滤材料,将氧化石墨烯纳米颗粒(GO)掺杂到聚酰亚胺(PI)纺丝溶液中,制备氧化石墨烯/聚酰亚胺(GO/PI)复合纳米纤维过滤材料。通过观察其形貌、过滤性能来确定最优纺丝工艺参数。结果表明:当PI质量分数为30%,GO质量分数为1%,纺丝电压为25 kV,接收距离为20 cm时,复合纳米薄膜的纤维形貌较好,过滤性能优良。与PI纯组分纳米纤维过滤材料相比,GO/PI复合纳米纤维过滤材料的过滤性能更好,制得GO/PI复合纳米纤维膜的平均孔径为1.8μm,过滤效率为99.68%,过滤阻力仅为85.35 Pa。     

石墨烯/针织复合电极材料的制备及性能测试

为了满足柔性智能可穿戴电子产品的供电需求,设计了一种与之匹配的柔性超级电容器。电极材料是决定超级电容器性能的关键因素,为提高电极材料的电化学性能和耐弯曲性能,以针织物为基底,采用电化学沉积法制备石墨烯/针织复合电极材料。通过SEM测试表征电极材料的表观形貌及结构;通过恒流充放电、循环伏安以及交流阻抗等测试表征电极材料的电化学性能。试验结果表明:石墨烯/涤棉针织复合电极最佳电沉积时间为150 min,比电容为57.76 F/g、电阻为21.14Ω;经过1000次循环充放电后,电容保持率仍然可达82.2%,循环寿命长且耐弯曲性能优异。     

柔性抗冲击纺织材料及其结构的研究进展

针对软体柔性抗冲击纺织品轻质与高防护间的矛盾,综述了抗冲击纤维薄膜新材料、纤维表面改性及结构设计等方面的研究进展。分析了新型纤维薄膜材料包括石墨烯纤维及碳纳米管纤维的理论强度、制备方法及宏观制备存在问题;阐述了剪切增稠剂、纳米无机材料对纤维表面的改性应用的方法及抗冲击效果;阐明了单层织物结构、叠层结构等的结构优势及劣势以及气凝胶复合结构、硬软仿生结构在抗冲击方面的应用前景。研究认为:在满足抗冲击性能的前提下,通过表面改性、织物结构、层间结构、硬软结构等组合设计,可使其抗冲击性与舒适性协同;高纯度石墨烯、碳纳米管纤维和薄膜的宏量化无缺陷制备将是未来抗冲击纺织品超轻量化需要突破的技术瓶颈。     

涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其电磁屏蔽性能

为制备具有电磁屏蔽性能且质轻、柔软的复合材料,以涤纶织物为基材,采用浸轧法将纳米铜乳液和氧化石墨烯负载到织物中,并通过化学法还原氧化石墨烯,制备涤纶基纳米铜/还原氧化石墨烯复合材料。借助扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线衍射仪等对复合材料进行表征,分析了纳米铜乳液粒径、质量分数及氧化石墨烯质量分数对复合材料电磁屏蔽性能的影响。结果表明:在纳米铜乳液平均粒径为93.7 nm、质量分数为20％,氧化石墨烯质量分数为8％条件下制备的复合材料具有良好的电磁屏蔽性能,其最小反射损耗值为–38.06 dB;与普通涤纶织物相比,复合材料亲水性能提高,手感良好,断裂强力略有降低。     

绢丝/锦纶长丝sirofil复合纱成纱性能

 以锦纶低弹丝和绢粗纱为原料,纺制不同捻度、不同喂入间距的绢丝/锦纶长丝sirofil复合纱,测试了复合纱的强伸性能、条干不匀和毛羽。通过对实验结果进行方差分析发现,在实验范围内,复合纱成纱强度和断裂伸长率均随纺纱捻度的增加而增加,但纺纱两组分喂入间距对其影响不大;成纱捻度和两组分喂入间距对成纱的条干不匀CV值影响不显著;复合纱的毛羽指数随成纱捻度及两组分在前罗拉处喂入间距的增加均呈现下降趋势。由此得到实验范围内绢丝/锦纶长丝sirofil复合纱的优化纺纱工艺参数:捻度850捻/m,前罗拉喂入间距18 mm。     

石墨烯复合纤维的开发与应用

石墨烯及其复合材料近年来成为研究热点,目前对石墨烯复合纤维材料的潜在应用已有大量研究,如储能材料、转换设备、传感器、导线等。与石墨烯基气溶胶和石墨烯复合膜等多维材料相比,石墨烯复合纤维的机械性能和导电性能突出。此外,石墨烯复合纤维可以弯曲、打结,甚至织成柔性导电织物。本文综述了石墨烯复合纤维的主要制备方法、性能及应用,并对这一领域的发展进行了展望。