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石墨烯·蚕丝复合材料研究进展(二)
发布时间:2019-12-03


通过浸渍、喷涂、旋涂、化学交联等方法,将石墨烯材料附着在纺织纤维表面,赋予纺织纤维/面料导电、抗菌、抗紫外线、阻燃等功能。


导电石墨烯/蚕丝纤维

随着iWatch、智能手环、虚拟现实头盔等电子设备的出现,智能可穿戴器件逐渐成为流行趋势。但目前绝大多数智能可穿戴设备的便携性远不如“去佩戴化”的智能服装,智能服装将成为未来可穿戴领域的主流产品。




导电纤维或织物是智能服装的基础和理想载体,主要用于传输电子信号。蚕丝是一种电绝缘材料,无法作为导电材料。近年来,基于导电材料的导电蚕丝纤维成为研究的热点,常用的导电材料有导电聚合物、金属纳米线、金属纳米颗粒等。

在蚕丝表面原位聚合聚苯胺等导电聚合物可使蚕丝具有导电功能。但是导电聚合物在实际应用中电阻偏大,而且会影响蚕丝纤维原有的优异性能。




石墨烯优异的物理化学性能使其成为制备导电蚕丝的理想材料。氧化石墨烯是石墨烯的衍生物,由于表面含有大量羟基、羧基和环氧基团,其水溶性较好,易于接触到蚕丝纤维的表面。因而使用氧化石墨烯整理蚕丝,然后再进行还原成为制备石墨烯导电蚕丝纤维最常用的方法。


抗菌石墨烯/蚕丝纤维

大自然中的微生物群落广泛存在,滋生在蚕丝纤维上的微生物不仅影响蚕丝的服用性能,而且还会损害用户健康。如何杀灭附着在蚕丝表面的微生物成为研究的热点。

抗菌蚕丝织物能够满足人们对健康、舒适、绿色、环保的需求,受到广泛的重视,市场潜力巨大。




将石墨烯材料整理到蚕丝纤维上即可制备抗菌蚕丝,相对于传统的纳米银、纳米金、纳米氧化锌、纳米二氧化钛等无机纳米抗菌剂,石墨烯材料细胞毒性小,更适宜与人体直接接触。

纳米银具有高效、广谱、安全性高、不易产生耐药性等优点,是纺织领域最常用的纳米抗菌材料之一。大量研究结果表明,纳米银改性后的纺织品具有优异的抑菌、防紫外线、防静电、防黄变、防电磁辐射等性能。但是纳米银整理仍然存在附着牢度低、耐洗性能差的缺点。此外,纳米银材料具有潜在的毒性,存在一定的安全隐患。


防紫外线蚕丝纤维

人体长时间照射紫外线,易导致皮肤产生强烈的光损伤,出现红肿、炎症、红斑、水泡、皮肤老化、白内障、皮肤癌等症状。

而蚕丝纤维对太阳光非常敏感,受到紫外线的照射后,会发生光氧化作用,导致老化现象产生,因而对真丝进行抗紫外线整理,对保护人体健康和蚕丝纤维都具有重要的作用。




阻燃蚕丝纤维

随着生活水平的日益提高,鉴于火灾引发的事故频繁发生,人们对阻燃纺织品的要求越来越高。




蚕丝作为一种高档纺织材料,主要用于对阻燃有较高要求的睡衣、领带、室内装饰等产品。蚕丝极限氧指数为23%,属于可燃性纤维,不能通过垂直燃烧测试,因此,对蚕丝进行阻燃整理,提高蚕丝阻燃性能具有重要意义。



 结束语

石墨烯喂食法作为一种低成本高效的绿色改性方法,具有巨大的研究价值。值得关注的是,除石墨烯材料外,还需要进一步研究喂食其他类型的纳米材料,特别是无机纳米材料喂食对蚕丝纤维的影响。




此外,如何保证石墨烯等外源性材料对家蚕无害,对丝产量不产生影响也是喂食法需要解决的难点所在。

对于后整理法制备的石墨烯/蚕丝复合材料,其关键在于将石墨烯材料与蚕丝纤维有效结合,并且经过多次使用和洗涤后,在蚕丝纤维上的石墨烯纳米材料不会大量脱落。总之,石墨烯/蚕丝复合材料领域空间广大,值得深入研究。(完)


图文参考于《纺织学报》


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