石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功從石墨中分離出石墨烯，證實它可以單獨存在。石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的*薄、強度*大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能*強的一種新型納米材料，被稱為“新材料之王”。

　　作為具優(yōu)異性能和獨特結(jié)構(gòu)的新型碳材料—石墨烯在眾多科學(xué)領(lǐng)域的被廣泛關(guān)注和應(yīng)用。近幾年，石墨烯在紡織領(lǐng)域得到較為廣泛的應(yīng)用，逐漸成為紡織纖維領(lǐng)域的研究熱點，特別是功能性紡織品的研究中也得到了諸多應(yīng)用。本文主要介紹了新型石墨烯復(fù)合纖維與石墨烯紡織品的制備方法，石墨烯紡織品的性能及其發(fā)展趨勢。

　　石墨烯復(fù)合纖維和石墨烯織物的制備方法

　　目前石墨烯復(fù)合纖維有兩種常用的方法：原位聚合和物理共混。根據(jù)紡絲方法的不同分為熔融紡絲法、溶液紡絲法、靜電紡絲法等多種方法。

　　石墨烯紡織品在導(dǎo)電、防輻射、防紫外、遠紅外、特電磁屏蔽等領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景。目前，石墨烯紡織品的制備方法主要包括直接制備法和后整理法。曲麗君課題組對石墨烯織物的制備方法做了系統(tǒng)地綜述，主要介紹了直接浸軋法、噴涂法、復(fù)配液整理法、交聯(lián)改性法、紫外光固化法等。各種制備方法之間存在很大的差異，整理效果也是各不相同。

　　直接浸軋法不僅整理效果較好，對織物損傷也較小，而且操作方法簡單，適用于批量較大的的工業(yè)化生產(chǎn)。

　　噴涂法比直接浸軋法簡單易行，操作簡便，原材料用量明顯減少，大大降低了生產(chǎn)成本，因此，在新型紡織產(chǎn)品研發(fā)中有比較廣泛的應(yīng)用。

　　復(fù)配液整理法是指將含有石墨烯的紡織整理液，通過物理或化學(xué)的方法對紡織品進行整理，得到功能性紡織品，如何制備得到分散性和穩(wěn)定性良好的石墨烯復(fù)配液，保證石墨烯和有機物基體之間的相容性是此方法的關(guān)鍵。

　　交聯(lián)劑改性處理是利用氧化石墨烯的架橋作用，與其他線型分子通過化學(xué)鍵合交聯(lián)成網(wǎng)狀物質(zhì)，促進大分子官能基團之間的結(jié)合，賦予面料新的功能，此法操作簡單，氧化石墨烯用量較少，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

　　紫外光固化法是織物表面的氧化石墨烯在紫外光照射下發(fā)生輻射聚合、輻射交聯(lián)和輻射接枝等一系列反應(yīng)，然后通過紫外光的固化還原作用，使其完全還原，得到石墨烯改性織物，這個方法操作簡單，高效，低溫，反應(yīng)快，并且整理過程無還原劑和化學(xué)助劑，低碳環(huán)保，具有較好的應(yīng)用前景。

　　隨著對石墨烯材料在紡織品整理領(lǐng)域研究的深入，新的改性方法不斷涌現(xiàn)，層層自組裝法、電泳沉積法、原位化學(xué)聚合法、染色法、CMOS法等方法也逐漸被報道。

　　石墨烯織物的優(yōu)異性能

　　近年來，隨著對石墨烯不斷的深入研究，石墨烯在紡織領(lǐng)域也獲得到了廣泛的研究應(yīng)用，特別是在功能紡織品研究方面展現(xiàn)出勃勃生機，其導(dǎo)熱性、抗菌性、導(dǎo)電性、遠紅外性能、防紫外性能及電磁屏蔽性能得到廣泛認可，各種功能性紡織品也不斷涌現(xiàn)在消費者面前。

　　導(dǎo)熱性能

　　石墨烯具有*高導(dǎo)熱系，近年來被提倡用于散熱等方面，單層石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)可達5300W/mK，甚至有研究表明其導(dǎo)熱系數(shù)高達6600W/mK。與純石墨烯相比，氧石墨烯的導(dǎo)熱導(dǎo)率相對較低(0.14～2.87W/mK)，其導(dǎo)熱系數(shù)與氧化石墨被氧化程度密切相關(guān)。ABBAS等人采用石墨烯的樹脂溶分散液作為整理劑，對織物進行整理，結(jié)果表明，石墨烯/樹脂溶液對織物傳熱性能較碳納米管/納米氮化硼樹脂溶液有改善的明顯，能夠大幅度提高織物的導(dǎo)熱系數(shù)。

　　曲麗君課題組以聚乙烯醇為分散液，通過氫鍵層層自組裝方法將氧化石墨烯整理到棉織物上，對其進行表面改性，經(jīng)石墨烯改性處理后，棉織物的導(dǎo)熱系數(shù)明顯提高，并且，隨著石墨烯/聚乙烯醇整理次數(shù)的增加，棉織物的導(dǎo)熱系數(shù)也不斷增大，導(dǎo)熱性能不斷提升。

　　抗菌性

　　石墨烯、氧化石墨烯具有優(yōu)異的抗菌性能，以其作為整理劑對面積進行整理，即可得到抗菌織物。石墨烯基本沒有細胞毒性，相對于傳統(tǒng)的抗菌整理劑，因此石墨烯更適合與人體皮膚直接接觸。但是，由于石墨烯和氧化石墨烯獨特的結(jié)構(gòu)，與紡織品之間缺乏親和力，因此很難通過傳統(tǒng)方法將石墨烯及其氧化物處理到紡織品上。

　　氧化石墨烯抗菌棉織物目前的制備方法主要有輻射引發(fā)交聯(lián)、直接吸附、化學(xué)交聯(lián)三種不同的方法，通過這三種方法制備的氧化石墨烯抗菌織物的抗菌率均大于98%，并且具有較高耐水洗性。

　　導(dǎo)電性

　　石墨烯結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，迄今為止，研究者仍未發(fā)現(xiàn)石墨烯中有碳原子缺失的情況。石墨烯中各碳原子之間的連接非常柔韌，當(dāng)施加外部機械力時，碳原子面就彎曲變形，從而使碳原子不必重新排列來適應(yīng)外力，也就保持了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。這種穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)使碳原子具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性。石墨烯的這種優(yōu)良的導(dǎo)電性能應(yīng)用到紡織品上得到優(yōu)異的抗靜電或者導(dǎo)電織物。

　　例如將滌綸織物浸泡于氧化石墨烯的溶液中，經(jīng)還原后得到的改性滌綸織物的導(dǎo)電性能明顯改善，并且其各項電化學(xué)性能較未整理的滌綸織物有很大的改善。孟娜等人利用石墨烯**的大π鍵共軛體系及其單層原子厚度的優(yōu)異結(jié)構(gòu)，以層層自組裝的方法制備了石墨烯改性粘膠織物，隨著石墨烯在粘膠織物表面自組裝層數(shù)的不斷增加，織物的電阻值逐漸減小，當(dāng)石墨烯自組裝層數(shù)達到12層時，石墨烯改性粘膠織物的電阻值趨于穩(wěn)定，其電學(xué)性能達到*佳狀態(tài)。

　　遠紅外性能

　　濟南圣泉集團完成的生物質(zhì)石墨烯/聚酯纖維(內(nèi)暖絨)研制與應(yīng)用項目，通過山東經(jīng)信委組織的專家鑒定。石墨烯內(nèi)暖絨是濟南圣泉集團基于生物質(zhì)石墨烯平臺開發(fā)的一種新型功能合成纖維材料，是由生物質(zhì)石墨烯均勻分散于滌綸空白切片中進行共混紡絲而成的系列石墨烯復(fù)合多功能內(nèi)暖絨。

　　該成果既利用了可再生的低成本生物質(zhì)資源，又將石墨烯的功能拓展到纖維中，獲得了高性能、高附加值的新型紡織產(chǎn)品。經(jīng)國家紅外及工業(yè)電熱產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測，該項目研制的內(nèi)暖絨常溫下遠紅外發(fā)射率92%，其發(fā)射的4～14μm波段遠紅外波與人體組織中水分子振動波長相同，從而可引起共振產(chǎn)生熱量，進而深入皮下組織，激發(fā)人體組織細胞的活力。以此作為填充材料應(yīng)用于棉被、睡袋、羽絨服、枕頭、靠墊、披肩等紡織品，具有輕薄、手感細膩、柔軟、保溫好、質(zhì)輕等優(yōu)點。

　　防紫外線性能

　　曲麗君課題組對石墨烯整理棉織物的防紫外線性能做了深入研究。他們采用復(fù)配液整理法(石墨烯/聚氨酯水溶性復(fù)配液)對棉織物進行改性整理，采用水溶性聚氨酯為黏合劑，通過傳統(tǒng)的軋-烘-焙工藝，對棉織物表面進行改性整理。

　　曲麗君課題組利用氧化石墨烯和殼聚糖分子間靜電作用力采用，通過層層自組裝工藝對棉織物進行表面改性處理。通過這兩種方法得到的石墨烯改性棉織物展現(xiàn)出了優(yōu)異的防紫外線性能，經(jīng)檢測，其紫外線防護系數(shù)UPF值均達到國家標準要求。

　　電磁屏蔽性能

　　石墨烯改性織物的電磁屏蔽性能也逐漸成為紡織領(lǐng)域的研究熱點。張松林等人改進了Hummers方法制備氧化石墨烯的工藝，并采用浸蘸式層層組裝整理工藝直接在棉織物表面制備氧化石墨烯/聚二甲基二烯丙基氯化銨鹽酸鹽(GO/PDDA)多層整理膜，經(jīng)測試，隨著GO/PDDA多層膜沉積層數(shù)的增加，棉織物電磁屏蔽性能也不斷提升。

　　當(dāng)GO/PDDA多層膜自組裝層數(shù)達到15時，改性棉織物的電磁屏蔽效能達到3.16dB，試驗結(jié)果表明，經(jīng)石墨烯/聚二甲基二烯丙基氯化銨鹽酸鹽改性處理的棉織物能夠屏蔽52%的電磁波。

　　展望

　　本文綜述了石墨烯復(fù)合纖維與石墨烯織物的制備方法，概括了石墨烯改性織物的優(yōu)異性能。綜上所述，石墨烯的加入為織物賦予了優(yōu)異的性能，開辟了其在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用。（石墨烯聯(lián)盟）