石墨烯/棉针织复合电极的制备及性能

利用液相剥离法制备石墨烯分散液,以纯棉针织物为基底,采用电化学沉积法在不同电沉积时间下制备石墨烯/棉针织复合电极材料。通过扫描电镜(SEM)表征电极的微观结构,并结合循环伏安测试(CV)、恒流充放电测试(GCD)以及电化学阻抗测试(EIS)对电极材料进行电化学性能研究。结果表明,该复合电极材料比电容的大小与石墨烯在织物表面的含量以及分布状态有关,当电沉积时间为90 min时,石墨烯/棉针织复合电极比电容达62.19 F/g,电荷转移电阻为12.08Ω,经过1 000次循环充放电后电容保持率仍然可达89.2%。此外,该电极在弯曲折叠测试中,比电容无明显变化,表现出稳定的电化学性能。     

二氧化锰/石墨烯/棉织物复合电极的制备及其电化学性能

为研究并增强柔性织物电极的电化学性能,采用改进Hummers法制备得到高浓度氧化石墨烯水溶胶,并通过干涂层法将氧化石墨烯涂覆于棉织物表面,经化学-微波两步还原法还原氧化石墨烯,制备了石墨烯/棉织物。进一步采用电化学沉积法将二氧化锰沉积在石墨烯/棉织物上,得到二氧化锰/石墨烯/棉织物复合电极材料。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪和红外光谱仪对复合电极材料的形貌和结构进行表征。研究结果表明:复合电极材料在0.25 A/g的电流密度下比电容达到490 F/g,1 000次电容放电后电容保持在95.5%,能量密度达到17.01 W·h /kg。     

耐磨电热功能石墨烯复合织物的制备

耐磨性能对电热织物来说至关重要。采用电喷涂方式,按照水溶性聚氨酯-石墨烯/水溶性聚氨酯-水溶性聚氨酯的顺序,制备了一种具有三明治结构的耐磨电热复合织物,通过SEM和AFM分析涂层在织物表面的形貌结构及涂覆情况,对复合织物的电热性能和耐磨性能进行了测试。结果表明:通过电喷涂技术,石墨烯纳米片层成功地接枝到棉织物表面;三明治结构的构建使石墨烯片层接枝更牢固,有效地增强了织物的耐磨性;当外层水溶性聚氨酯的喷涂层数为10层,经过2 500次耐磨循环后,织物的导电性没有明显的降低,并且纤维损伤不明显。三明治结构成功地将聚氨酯接技到棉纤维表面,有效地提高了复合织物的耐磨性。     

灯芯绒心电织物电极的制备及性能

针对用于心电图长期监测的银/氯化银凝胶电极会刺激皮肤,且凝胶逐渐干涸会导致电极-皮肤接触阻抗增大,影响测量精度的问题,提出以灯芯绒织物为基材,经聚苯胺原位聚合,采用化学镀法在织物表面沉积导电银层制得聚苯胺/银/灯芯绒织物,并组装成织物电极。分别采用SEM、FTIR、TGA、阻抗测试仪和BIOPAC记录仪测试纤维表面形貌及化学组成、织物热稳定性、电极-皮肤接触阻抗、织物电极及凝胶电极的静息心电图。结果表明:织物表面成功沉积了聚苯胺薄膜和致密的导电银层;表面银层可提高其热稳定性;织物电极的电极-皮肤接触阻抗在5～500 Hz下小于1 000 kΩ,且其与凝胶电极的差值随着频率的增大而减小;该电极可测得与凝胶电极相似的心电信号。     

石墨烯复合棉织物的制备及其电学性能研究

探讨石墨烯复合棉织物较理想的制备工艺及其电学性能。通过改进的Hummers法制备氧化石墨烯,以棉织物为基底,采用浸渍-烘干方法,将氧化石墨烯附着到织物表面,用NaBH_4对其进行还原,得到石墨烯复合棉织物,对其电学性能进行了测试。结果表明:当氧化石墨烯溶液为1.5 g/L时,经过20次浸渍,织物上氧化石墨烯的负载量较大;还原剂NaBH_4的浓度为0.4 mol/L时,经过6 h的还原,所得到的石墨烯复合棉织物的方阻较好,可达到33.65Ω。认为:所制得的石墨烯复合棉织物可用于研究柔性电容器。     

银/还原GO复合负载棉织物的导电性能与抗紫外性能

采用银与还原氧化石墨烯GO复合负载方法制备有导电性的棉织物,利用SEM、XPS、方阻测定、FTIR和抗紫外分析仪研究了结构、涂敷次数和导电性能以及抗紫外性能的关系。结果表明,银与还原GO复合负载织物对比单纯还原GO负载棉织物,前者红外光谱图中出现了金属离子的振动;通过XPS分析证明在织物上吸附的金属离子为银;从SEM图片来看,经银与还原GO复合负载,棉织物表面出现了银与还原GO络合作用而形成的团聚物,银和还原GO团聚物与棉纤维表面大分子之间存在化学键合作用;还原GO负载棉织物表面较为平滑,无明显突起;经过导电测试:随涂敷次数的增加,银与还原GO复合负载棉织物具有更加优异的导电性能,银与还原GO复合负载织物方阻降至3.4 kΩ/,表面电阻下降至13 kΩ/cm;银与还原GO织物UPF值可以达到1 846.7,抗紫外能力进一步加强。     

碳纤维/涤纶刺绣心电电极制备及其性能

为制备一种生物相容性高的医疗级可穿戴电子服装用人体心电(ECG)监测电极,以碳纤维/涤纶复合长丝为电极导电材料,采用刺绣法开发了一种新型刺绣电极,对电极的电学性能和细胞毒性进行分析,并与镀银锦纶/涤纶刺绣电极进行对比;借助自行研发的可穿戴带式心电监测系统评价织物电极采集ECG信号质量。结果表明:镀银电极电学性能较优,但在长期心电信号监测中,碳基电极的阻抗变化与镀银电极相近;对比医用凝胶电极,2种刺绣电极采集到的ECG信号质量良好,均能满足医疗诊断需求;镀银电极具有很强的细胞毒性,其细胞存活率为3%,而碳基电极的细胞存活率为107%,细胞毒性为0级,具有良好生物相容性,符合医疗体外材料测试标准。     

肌电监测泡沫/镀银针织物复合干电极的制备及性能评价

通过热压工艺将3种商业化镀银针织物(经绒镀银织物、经平镀银织物、双罗纹镀银织物)电极布与泡沫结合,制备泡沫/镀银针织物复合干电极,并评价复合干电极的电气性能及肌电监测性能。研究结果显示：布面平整且厚重的经绒泡沫/镀银针织物复合干电极的方阻、交流阻抗及皮肤-电极接触阻抗值均最小,其电气性能优于其他2种泡沫/镀银针织物复合干电极;3种泡沫/镀银针织物复合干电极均能分辨不同肌力下的肌电信号,且在哑铃锤式弯举测试中,它们的肌电监测性能与传统电极相当,表明泡沫/镀银针织物复合干电极能够用于日常动态肌电监测。     

柔性石墨烯/聚苯胺复合纤维的制备及电化学性能

为了开发柔性石墨烯基功能复合纤维材料,分别制备了氧化石墨烯和盐酸掺杂聚苯胺,将两者混合后利用湿法纺丝制备了氧化石墨烯/聚苯胺复合纤维,并通过化学还原得到石墨烯/聚苯胺复合纤维。对所制备的复合纤维结构、力学性能及电化学性能进行了表征和测试分析。结果表明,所制备的石墨烯基复合纤维由石墨烯片堆叠的蜂窝状框架和包裹的聚苯胺颗粒构成,氧化石墨烯/聚苯胺复合纤维断裂伸长率高达14.92%,还原后仍可保持在5.57%,断裂强度为25.55 MPa,其比电容可达72.95 mF/cm 2。说明复合纤维具有良好的柔韧性和优异的电化学性能,为其在柔性电极、智能可穿戴方面提供了开发应用的潜力。     

等离子体处理对石墨烯/涤纶复合织物结合牢度的影响研究

利用常温常压等离子体对涤纶织物表面进行改性处理,使其表面引入含氮基团,然后将石墨烯通过接枝和浸渍的方式引入到涤纶织物表面,制备成石墨烯/涤纶复合织物。通过试验对比,研究了常温常压等离子体处理后织物表面含氮基团的时效性及石墨烯/涤纶复合织物的结合牢度。等离子体即时处理与处理后放置24 h后织物的氮元素比例由3.73%下降为1.33%,处理24 h后制备的复合织物表面电阻率由0.124 MΩ/cm~2增加到0.259 MΩ/cm~2,说明等离子体处理具有明显的时效性;经等离子体处理复合织物水洗后表面电阻率变化率由99.1%减小到49.2%,说明等离子体处理后的涤纶织物制备的石墨烯/涤纶复合织物结合牢度显著提高。     

石墨烯银层层组装纯棉导电纱及性能分析

探讨石墨烯银层层组装纯棉导电纱的制备工艺及性能。以纯棉纱线为原料,使用导电性能极佳的石墨烯和纳米银采用层层复合组装技术,利用多层浸泡的方法使石墨烯和纳米银附着在纯棉纱线上。结果表明:三层石墨烯附着在纱线上形成许多沟槽,加纳米银微粒有利于电子在纱线上传递,因此三层石墨烯与银组装而成的纱线阻值明显降低且稳定在一个范围内。认为:制得的纯棉导电纱线因石墨烯和纳米银的组装而具有优良的导电性能、压电性能和耐洗性能。     

聚酰亚胺银复合纤维/亚麻混纺织物抗菌性与舒适性研究

为了研究聚酰亚胺银复合纤维与亚麻纤维混纺织物的抗菌性、舒适性,设计织造了5种不同混纺比的聚酰亚胺银复合纤维/亚麻纤维织物,并测试分析了织物的抗菌性、透气性和透湿性。测试结果表明:含高比例聚酰亚胺银复合纤维的织物具有良好的抗菌性能,但透气性和透湿性较差;当聚酰亚胺银复合纤维的比例达到50%时,混纺织物的抗菌性符合抗菌要求,且织物具有良好的舒适性。     

等离子体表面改性对相变纳米纤维复合织物性能的影响

为改善相变纳米纤维复合织物的保温及服用性能,使用静电纺丝法制备了相变醋酸纳米纤维膜,并与羊毛和粘胶两种传统织物复合,制成相变调温三明治结构复合纺织品。在该复合织物的制备过程中,利用常压等离子体技术分别对复合织物各层材料进行了表面改性处理以提高其服用性能。通过测试各材料经等离子体处理前后的静态接触角及形貌,获得了最佳等离子体处理参数;比较了等离子体处理前后复合织物在保温性、透气和透湿性能上的差异。实验结果表明:等离子体的物理撞击作用能够提高复合织物的保温性能,并且增强了透气、透湿性能。说明了此种方法的必要性及其可行性。     

聚苯硫醚/石墨烯纳米复合纤维的燃烧和炭化行为

为解决聚苯硫醚(PPS)纤维在燃烧过程中热释放和烟释放较高的问题，实现其在热防护服领域的应用，将石墨烯(G)添加至PPS基体中，通过共混造粒与熔融纺丝工艺制备PPS/G纳米复合纤维，对复合纤维的聚集态结构及力学性能进行测试，并研究其燃烧和炭化行为。结果表明：石墨烯可显著提高聚苯硫醚纳米复合纤维的燃烧残炭量及炭层结构的致密性，当石墨烯质量分数达0.3%时，PPS/G纳米复合纤维织物的热释放速率峰值从67 kW/m²降低至28 kW/m²;当石墨烯质量分数为0.7%时，总热释放和总产烟量均下降最多，分别降低62%和66%,燃烧性能得到显著改善；且所得复合纤维能够保持更高的断裂强度和断裂伸长率，有望应用于阻燃防护织物领域。     

辐射保暖户外织物的制备及性能北大核心

通过溶胶-凝胶法在涤纶织物表面包覆疏水石墨烯层,在织物单侧磁控溅射铝层,制备了一种具有辐射保暖功能的双层织物,通过调节石墨烯用量可优化织物的保暖性能。结果表明,随着石墨烯用量的增加,织物保暖性能逐渐提升。石墨烯质量浓度1mg/mL时,石墨烯层对太阳光吸收率为52.1%,铝层对人体辐射的反射率达到93.7%。此时,织物内侧温度相对于涤纶织物升高了2.6℃。此外,由于石墨烯表层覆盖了HDTMS@SiO_(2)疏水膜,经50次洗涤后,织物双侧温度变化均较小。     

文胸模杯复合织物的设计与开发

为了改善文胸模杯的舒适性及功能性,采用聚丙烯酸酯类黏合剂,在3D棉表层黏合一层石墨烯纤维素纤维和相变纤维水刺非织造材料,开发文胸模杯复合织物。介绍文胸的结构、原料和制备工艺,包括功能性水刺非织造基布制备、复合试验和文胸模杯定形工艺。测试复合织物的舒适性,包括克质量、厚度、力学性能、透气性、吸湿性、保暖性等,以及防紫外线、远红外、抗静电等功能性。结果表明,复合织物的舒适性、尺寸稳定性、防紫外线辐射性能均增强,并且具有抗静电功能,当复合的水刺非织造材料石墨烯纤维素纤维含量为50%~80%、克质量为60~80 g/m2时,复合织物具有远红外功能。     

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。     

部分石墨烯复合纤维与制品的研发

为探究石墨烯在功能纤维及纺织品的多元应用,通过本课题组对石墨烯复合纤维及制品研发的总结,介绍了多元功能石墨烯复合纤维的制备与功能性研究,进一步明确复合纤维力学增强、阻燃、热稳定性、防紫外线、远红外发射等特性,以及耐日晒抗老化石墨烯锦纶长丝优良的机械性能;在多元功能石墨烯纺织品方面,进行了石墨烯紫外线防护织物、氧化石墨烯/壳聚糖复合导电织物、石墨烯复合远红外功能纺织品、氧化石墨烯/海藻酸钠复合膜和纳米二氧化锰/石墨烯改性织物的研发及其功能性能研究。石墨烯复合纤维及制品在远红外功能纺织品、个体防护及智能纺织品领域具有广阔的应用前景。     

壳聚糖载银抗菌整理剂的改性及整理效应的研究

对壳聚糖载银抗菌剂进行改性制备抗菌整理剂并对其在纺织品上的抗菌性能进行了研究．通过1227对壳聚糖载银抗菌剂进行改性来制备复合抗菌剂，然后通过浸-轧-烘方法制备抗菌织物，并采用抑菌圈法对抗菌剂的抗菌性能进行评价．同时考察织物在经过银系列抗菌剂抗菌整理前后的变色情况．结果表明：织物经复合抗菌剂整理后，抑菌圈出现了双层，具有较好的抗菌效果，同时织物的白度能保持在纺织品所要求的范围内．     

改性氧化石墨烯对碳纤维织物增强复合材料界面性能的影响

在碳纤维织物表面接枝氧化石墨烯(GO)及经硅烷偶联剂(KH550)处理的氧化石墨烯(KH-GO),采用真空辅助树脂传递模塑工艺(VARTM),制备碳纤维织物/环氧树脂复合材料,测试碳纤维织物改性前后的力学性能.结果表明:KH-GO改性能使碳纤维织物增强复合材料的弯曲强度和层间剪切强度分别提升9.9％和 18.6％.