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石墨烯·蚕丝复合材料研究进展(一)
发布时间:2019-12-02


自2004年英国曼彻斯特大学2位学者发现石墨烯后,石墨烯的研究热潮方兴未艾。

石墨烯是由碳原子以sp2杂化轨道形式组成的六角型蜂巢晶格的二维纳米材料,是构成零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨等碳材料的基本单元。




石墨烯是目前世界上最薄的二维材料,拥有极其优异的光、电、热、力学性能,在光电器件、生物医学材料、吸附材料领域有大量的研究和应用。

石墨烯从发现到现在仅有十多年的历史,却已经成为极具应用潜力、可广泛服务于经济和社会发展的新材料,被誉为“黑黄金”。

工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合下发的《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》指出:发展石墨烯材料具有重要的现实意义,有利于带动石墨烯下游产业的技术进步,有利于提升创新能力和加快转型升级。




蚕丝光泽绚丽柔和,手感细腻、滑爽,悬垂性好,吸湿和透气性好,在我国的国民经济和对外交流中发挥了重要的作用。但是蚕丝及其制品在使用过程中仍然存在易皱、不耐磨、泛黄、褪色、抗菌和抗紫外线性能差等缺陷。

特别是随着智能可穿戴设备的盛行,传统的真丝产品已经难以满足人们对智能服装的要求,因此,为扩大蚕丝的适用范围,提高蚕丝制品的附加值,使用纳米材料对蚕丝进行改性成为研究热点。




将石墨烯材料用于改性蚕丝纤维,能够赋予蚕丝优异的导电、抗菌和抗紫外线等性能,提高蚕丝特性,拓展蚕丝功能,从而使得蚕丝能够应用于生物、医学、光电材料、可穿戴器件等更多领域。

基于喂食法的石墨烯/蚕丝复合材料

传统的石墨烯/纺织纤维复合材料主要是基于后整理法,将石墨烯材料附着在纺织纤维表面,从而赋予纺织材料功能性。

但是后整理法的主要不足在于纺织纤维和石墨烯之间缺乏有效的键合作用,其结合牢度和耐洗牢度有待提高,因而有研究者提出了采用绿色、环保、可持续的喂食石墨烯材料法改性蚕丝纤维。




石墨烯喂食

家蚕属于完全变态发育,经过卵、幼虫、蛹和成虫4个发育阶段。家蚕幼虫时期又分为一龄蚕、二龄蚕、三龄蚕、四龄蚕、五龄蚕5个阶段,期间经历 4次眠期、4次蜕皮。

石墨烯喂食法主要分为2种:一是将石墨烯材料喷洒在桑叶上或将桑叶浸渍在石墨烯溶液中;另外一种是将石墨烯材料混在家蚕的人工饲料中,家蚕在进食过程中摄入石墨烯材料,一旦被吸收后,石墨烯材料有可能到达并聚集在丝腺器官中,最终在成丝过程中进入蚕丝纤维。(未完待续)


图文参考于《纺织学报》


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