自从2004年英国曼彻斯特大学的安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫等以石墨为原料,利用微机械剥离法成功制得单片层石墨烯以来,具有优良电学、光学、热学和力学性能的石墨烯材料逐渐成为众多学科领域科研人员关注的焦点。
石墨烯具有理想的力学性能、导热性能、阻隔性能和理想的电子迁移率等特点;氧化石墨烯是石墨烯的氧化物,具有活性基团和水溶性,所以其反应活性更强,在某些特殊条件下应用比石墨烯更加便捷;两者依靠其突出特性在石墨烯纤维、石墨烯功能整理等纺织领域具有广泛的前景。
石墨烯整理功能纤维面料具备良好的远红外生物功能和强大的低温远红外效应,在5-14μm的波长远红外发射率达88%以上。
石墨烯整理功能面料还具备良好的远红外保温功能:传统服装的保暖作用是通过阻止人体的热量向外散失而实现的,如棉絮、羽绒等,而石墨烯远红外织物除上述作用外,还可以吸收外界的能量(如太阳能、人体向外散发的能量)并储存起来,再向人体反馈,从而使人体有温热感,提高人的体感温度。
石墨烯具有优良的导电性,将石墨烯整理到织物表面,可以在织物表面形成导电层,起到抗静电或者导电的作用。有关专家将制备的纳米石墨烯用湿涂层的方法涂覆在棉织物上,石墨烯在棉织物表面均匀分布并且通过氢键与棉纤维相互作用,其热稳定性和力学性能也明显提高,拉伸应力和杨氏模量分别提高了58.9%和64.1%,而且其导电性能很强。还有专家采用环保型干法涂料成功地制备了大尺寸、功能性石墨烯基真丝织物;将高浓度氧化石墨烯溶胶直接涂在丝织物上然后用抗坏血酸还原,还原氧化石墨烯均匀地沉积在织物表面,同时赋予织物优良的阻燃性能和高导电性。
Krishnamoorthy等利用氧化石墨烯纳米结构涂覆在棉织物表面进行整理,并对其进行检测,结果表明,改性后的织物具有更高的热稳定性,而且对革兰氏阳性菌有较大的毒性。樊春海等专家采用吸附法、辐射交联法和化学交联法等3种方法将氧化石墨烯应用到棉织物上,试验表明,这些织物具有很强的抗菌性能,能杀死98%的细菌,并且耐洗性好。还有专家介绍经过石墨烯整理剂处理过的面料具有防螨效果,能有效的防止螨虫孳生。但在全国纺织抗菌研发中心和洁尔爽®️微生物实验室的中没有发现石墨烯具有该性能。
抗紫外线有两种方法:吸收紫外线或者反射紫外线。石墨烯可以吸收一定的紫外线,可在纺织品整理中作为紫外线吸收剂使用。胡希丽等以石墨烯纳米片作为紫外线吸收剂,水溶性聚氨酯为黏合剂,对棉织物进行涂层整理,发现处理后棉织物的UPF值达到356.74,是未处理织物的10倍。田明伟等通过静电层层自组装的方式使氧化石墨烯和壳聚糖的复合物对棉纤维进行处理,处理后的棉织物具有优良的耐洗性能,并且其UPF值高达452。
石墨烯具有理想的导热性能,导热过程主要是其晶格振动引起的。将石墨烯与电子应用相结合,可以起到很好的保暖作用。Abbas等将石墨烯、碳纳米管、细的氮化硼颗粒分别结合树脂应用到棉织物上,石墨烯整理的织物导热性能最好,相对于纯棉布,其导热性能提升了8倍多。Gunasekera等将棉织物反复浸渍、烘干,至氧化石墨烯分散液被完全吸收,然后还原棉织物上的氧化石墨烯,制备出石墨烯涂层织物,整理后的织物相比于未整理织物的导热性能提升了55%。
石墨烯纺织品是指石墨烯材料与普通纺织品有效结合,在保持纺织品各项基本性能的同时,具有石墨烯某一种或几种独特性能的纺织产品,在导电、防辐射、防紫外、抗菌、特殊防护和智能织物等领域有巨大的应用前景。再加上石墨烯具有超高的比表面积,产品兼具轻薄的特点,可同时满足消费者外观及功能上的需求。
石墨烯是目前已知的电阻率最小的材料,故将其结合到织物表面可以赋予织物优异的导电性能,可用于柔性可穿戴电子产品中。但是石墨烯跟织物基体的结合力较差,物理牢度不高,为了改善石墨烯与织物之间的结合力,洁尔爽®️的研究团队新型的石墨烯整理剂JLSUN®️ JB-2019,该方法使石墨烯进入织物的内部和溶胀的空隙中,使石墨烯导电织物的功能特性更持久。
MOLINA等采用氧化石墨烯溶液直接浸泡后还原的方法,制备石墨烯改性涤纶织物。研究表明,石墨烯改性后涤纶织物的导电性能有大幅度提升,各项电化学性能也均有所提升。
Shateri-Khalilabad M 等人也采用还原氧化石墨烯的方法获得还原的石墨烯改性棉织物,经测试表明,改性后的棉织物不仅具有优异导电性能,该织物的疏水性能也非常显著。








