氣凝膠纖維具有低密度、高孔隙率、高比表面積、高韌性等特點(diǎn)，在隔熱、阻燃和智能穿戴等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。石墨烯氣凝膠纖維除具有上述特點(diǎn)外，還兼具優(yōu)異的導(dǎo)電性能、導(dǎo)熱性能、電熱性能和光熱性能等，是新一代功能化智能織物的優(yōu)選材料。然而，不穩(wěn)定的無(wú)序多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使其難以以織物形式得到廣泛應(yīng)用。

　　石墨烯氣凝膠纖維織物

　　近日，浙江大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)采用預(yù)編織物的塑化溶脹法制備了高性能石墨烯氣凝膠纖維織物，突破了石墨烯基高性能氣凝膠纖維難以編織及規(guī)模應(yīng)用的困境。該方法簡(jiǎn)便高效，獲得的石墨烯氣凝膠纖維織物具有高強(qiáng)度，為高性能石墨烯氣凝膠纖維織物的制備和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

　　石墨烯氣凝膠纖維織物兼具了石墨烯優(yōu)異的傳導(dǎo)電熱性質(zhì)、光熱和導(dǎo)熱性質(zhì)，在熱管理和防護(hù)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì)。通過(guò)施加遠(yuǎn)低于人體安全的電壓，即可改變織物的表面溫度;通過(guò)外界陽(yáng)光照射，可以調(diào)節(jié)織物的表面溫度;通過(guò)復(fù)合相變材料，結(jié)合石墨烯的電熱性能，可以有效存儲(chǔ)和釋放能量。

　　塑化溶脹法

　　塑化溶脹法可以使制備的氣凝膠纖維保持其前驅(qū)體固態(tài)氧化石墨烯纖維的取向度，從而可以獲得高取向的氣凝膠纖維，相比于傳統(tǒng)液晶紡絲法，取向度的提高強(qiáng)化了氧化石墨烯多孔網(wǎng)絡(luò)的搭接強(qiáng)度，提升了其力學(xué)強(qiáng)度。

　　基于塑化溶脹機(jī)理，通過(guò)調(diào)節(jié)塑化溶脹浴的組成，即改變?nèi)軇┑臉O性，可以有效調(diào)節(jié)氧化石墨烯凝膠纖維的溶脹率，進(jìn)而大范圍調(diào)控氣凝膠纖維的密度、孔隙率等結(jié)構(gòu)參數(shù)，突破了傳統(tǒng)液晶紡絲法的密度限制。經(jīng)過(guò)化學(xué)還原和高溫?zé)崽幚砗?，隨著密度增加，石墨烯氣凝膠纖維的力學(xué)強(qiáng)度和導(dǎo)電率逐步提升，單根石墨烯氣凝膠纖維的力學(xué)強(qiáng)度最高可達(dá)103 MPa，導(dǎo)電率可達(dá)1.06×104 S/m。

　　溶劑極性會(huì)影響預(yù)編織物在塑化溶脹浴中的形態(tài)結(jié)構(gòu)。溶劑極性較強(qiáng)時(shí)，氧化石墨烯氣凝膠纖維的溶脹率較大，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，單根纖維在溶脹浴中容易斷裂，破壞了織物結(jié)構(gòu)的完整性;隨著溶劑極性的降低，氧化石墨烯凝膠纖維的溶脹率下降，凝膠強(qiáng)度提升，可以保持預(yù)編織物結(jié)構(gòu)的完整性。