珠海欧美克仪器有限公司

石墨烯纤维的制备方法及研究进展


来源:中国粉体网

[导读]  石墨烯纤维是2011年才发展起来的一种以天然石墨为最初原料的新型碳质纤维,具有良好的机械性能、电学性能和导热性能,可用于导电织物、散、热储能等领域,将其他物质引入到石墨烯纤维中还能够得到特定功能的石墨烯复合纤维。

中国粉体网讯  石墨烯自从诞生以来,一直备受瞩目,凭借其特有的结构和自身优异的物理化学性质,在生产、生活等各个方面都有着巨大的应用前景。石墨烯纤维是2011年才发展起来的一种以天然石墨为最初原料的新型碳质纤维,具有良好的机械性能、电学性能和导热性能,可用于导电织物、散、热储能等领域,将其他物质引入到石墨烯纤维中还能够得到特定功能的石墨烯复合纤维。目前石墨烯纤维的制备方法主要有湿法纺丝法和模具成型法。此外还包括一些其他方法,下面让我们具体来看看石墨烯纤维的制备方法。


制备方法


1、电泳纺丝法


电泳纺丝法是利用电场的作用,驱动胶体溶液中的带电粒子组装成纤维。


Jang Euiyun等人利用电泳自装的方法,在不借助任何聚合物和表面活性剂的情况下,制备了氧化石墨烯纳米纤维,经过热退火还原为石墨烯纤维,研究并制备了性能优异的场效应管,并能在高电流状态下长期稳定工作。


 

(a)提拉过程光学照片,(b)利用电泳自组装法制得的实心石墨烯纤维,(c)纤维断裂截面,(d)截面侧视图


2、模具法

将石墨烯溶液注入到提前制备好的孔筒状容器,如具有细孔的四氯模具、玻璃管、毛细石英管、甚至塑料注射液软管等的孔腔中,干燥和热还原后得到石墨烯纤维。


 

(a)玻璃管,(b)石英毛细管,(c)聚丙烯塑料管等模具法制备石墨烯纤维


模具法制备石墨烯纤维无需使用其他辅助性试剂,只需要借助高温还原或化学反应即可得到石墨烯纤维,而且可以通过预先设置模板的办法得到任意形状的石墨烯纤维,甚至中空结构的石墨烯纤维。


3、薄膜旋转法


利用流延法或棒涂法将一定浓度的氧化石墨烯溶液在平板基底上制备成厚度均匀的氧化石墨烯薄膜,然后将其揭起后裁剪成条,在马达的旋转作用下纺织成氧化石墨烯纤维,甚至具有螺旋结构的纤维,再还原成石墨烯纤维。


特点:


具有柔性可拉伸和可弯曲的特点,纤维内部能形成贯通的空间,具有较大的比表面积和孔隙率。


4、湿法纺丝法


湿法纺丝是利用机械装置,将凝胶状氧化石墨烯水溶液从微孔中挤出成丝,并经过溶液浸泡(凝固浴)成型,再经过高温或者化学还原制得石墨烯纤维。


特点:


能连续制备和直径可控,制得的纤维强度很高。经过掺杂和超高温还原可以得到极强的石墨烯纤维。

 

湿法纺丝示意图

5、卷曲法制备氧化石墨烯纤维


制备合适浓度的氧化石墨烯含水溶液,利用刮涂法将含水GO溶液刮涂到聚四氟乙烯板上,室温干燥后揭下,然后将膜卷曲成纤维。

 


研究进展


高超团队通过化学氧化石墨法,制得了高度可溶解的全单层go;发现并通过实验证实了go的溶致液晶性,研究了go向列相、层状相丰富的液晶相行为,确证了其液晶内部的排列取向有序以及更高级的层状有序结构特征。


他们利用液晶的预排列取向,基于传统高分子科学的液晶纺丝原理实现了石墨烯液晶的纺丝,首次制得了连续的石墨烯纤维。从而完整解决了石墨烯连续纺丝的两个难题,研制了通过“石墨-液化石墨烯-石墨烯纤维”路径常温加工制备碳基纤维的新技术。 


 


朱宏伟团队采用化学气相沉积的石墨烯薄膜为原料,将薄膜平铺在水或乙醇液面上,直接拉出数厘米石墨烯纤维。


曲良体团队还分别通过Cu线模板法、同轴纺丝技术制备了中空的石墨烯纤维,在形貌上丰富了石墨烯纤维家族。


曹安源团队采用湿纺法制备了石墨烯带,并将pt纳米粒子引入体系,制备了性能良好的超级电容器,比电容达828F.g-1。


俞书宏团队,傅强团队和朱美芳团队也采用GO液晶湿法纺丝方法实现了连续的石墨烯纤维制备。

推荐4
相关新闻:
网友评论:
0条评论/0人参与 网友评论

版权与免责声明:

① 凡本网注明"来源:中国粉体网"的所有作品,版权均属于中国粉体网,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已获本网授权的作品,应在授权范围内使用,并注明"来源:中国粉体网"。违者本网将追究相关法律责任。

② 本网凡注明"来源:xxx(非本网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。

③ 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起两周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

  • 即时排行
  • 周排行
  • 月度排行
图片新闻