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至石墨烯纤维复合材料前景广阔

时间:2021年11月25日

石墨烯纤维复合材料前景广阔

自2010年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫教授捧起诺贝尔物理学奖的那1刻起,石墨烯1举成为举世注视的新材料。

最近几年来,石墨烯在纺织领域的利用日趋广泛,石墨烯制备高性能纺织纤维及进行纺织品功能整理也渐成行业研究热门。

石墨烯纤维具有抗菌、抗螨虫、抗热、抗切割、抗静电、抗紫外线、远红外发热和传导清凉等特殊功能,可广泛利用于面料、服装、家纺、针织等纺织品。3月15⑴7日,在上海举行的中国国际纺织纱线展览会上,“中国智造”的石墨烯纤维引发业界关注。

石墨烯“轻利用”受关注

许多专家表示,目前,石墨烯的利用分为重利用和轻利用两种,重利用需要大量资金的投入和较长周期的开发,从而根本上借助石墨烯单层原子优势替换传统材料,比如石墨烯在电池、半导体芯片等领域的利用,但这类利用受限于目前的技术和产量没法迅速普及,大多还停留在实验室阶段。

而石墨烯的轻利用是面向民用的、可以快速实现产品化并能够给消费者带来较高性价比的利用,比如石墨烯发热和过滤。值得1提的是,目前已有企业将石墨烯利用到纺织领域。

石墨烯具有优良的抗菌性能、低温远红外功能,将石墨烯整理到织物上,便可制备抗菌织物。相对传统的无机、有机抗菌剂,石墨烯基本没有细胞毒性,更合适与人体皮肤直接接触,具有亲肤养肤的作用。

兰州大学教授拜永孝介绍说,石墨烯织物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1种或几种独特性质的纺织产品。石墨烯纺织品在导电、防辐射、防紫外线、抗菌、特殊防护和智能织物等领域都有巨大的利用前景。

目前已有家纺企业开始将石墨烯进行产业化利用,并成功制造出集超强低温远红外、抗菌抑菌等多种功能于1身的石墨烯健康产品,在改良微循环、增进新陈代谢方面起到了相当重要的作用。

智能纺织领域大施拳脚

据业内人士流露,石墨烯在智能纺织品领域也大有发展。之所以选择将石墨烯利用到智能纺织领域是看重了石墨烯良好的导热性,由于石墨烯的电热转换效能可达99%,与其他发材料相比有绝对的优势;其次,传统的电阻丝发热,容易产生短路着火、遇水连电不安全、人体舒适感低等情况。把石墨烯嵌入到纤维结构,捻线织成的布可支持3.7V安全电压,并可根据情况通过App控制升温速度及温度。就用户体验来说,提升了安全性及舒适度。除发热速度快以外,其在发热均匀度、发热效力方面比碳纤维和电阻丝要优秀1些。而作为石墨烯纺织物的柔软、不怕折叠、可水洗的特性就更胜1筹2012年。

中国纺织品商业协会新技术推行利用中心主任王拂晓介绍,在纺织行业,国内企业已研制出石墨烯复合纤维,并实现了工业化生产,目前处于国际领先地位。

“据我所知,美国还没有企业生产石墨烯复合纤维,他们把精力集中在航空航天、储能电池等更尖真个领域。而我国是纺织大国,又具有较强的科技实力,所以研制石墨烯复合纤维无可厚非,而且具有很大的利用价值。”王拂晓说。

产业化刚刚起步

但专家认为,石墨烯复合纤维的产业化,在我国还刚刚起步。因此,当南通强生石墨烯科技有限公司(以下简称强生)在此次中国国际纺织纱线展览会上的技术这些产品包括结构成份碳纤维预浸料;能够用于高压釜加工处理的复合部件生产的原型低压固化碳纤维模具预浸料和产品甫1展出,就引发了很多关注。

强生从2009年开始,成立了由来自美国、欧盟和中国的科学家组成的研发团队,专注石墨烯产业化和后续利用研究。经过8年多的深入研究,其在单层石墨烯的工业化制备和石墨烯复合功能纤维材料研究及产业化生产方面,获得重大突破,其中最大的1项突破在于石墨烯原料本钱大幅降落。

“我们在决定开发石墨烯产业时,就坚定1定要把原料掌控在自己手里。”南通强生董事长沙晓林告知记者,当年刚开始进入石墨烯领域时,原料要从美国进口,“价格要每克500元,比黄金还贵。如今,每克只需要1元。”

强生用时多年研究成功的全球最新石墨烯原料制备技术,最大的进展在于采取常温常压的插层—剥离生产工艺,该工艺生产流程短、效力高、产品单层率高、本钱低、生产进程绿色环保。“这也是我们颠覆原料本钱的关键所在。”沙晓林说。

沙晓林表示,强生不但掌握了让石墨烯纤维飞入寻常百姓家的国际尖端技1定不能忽视需求术,更要把眼光瞄准了打造国际石墨烯品牌的长远梦想。

目前,强生2016年已具有1条年产10吨的石墨烯原料生产线,并已稳定运行和正常生产1年多时间,正在计划建设年产100吨的石墨烯原料生产线,也计划于今年5月投入生产。

中国是世界纺织大国,年产各种纤维近5000万吨,化纤产量占世界总量的70%,涤纶、锦纶等常规品种的技术、范围都是世界领先,但因普遍存在同质化严重、产品结构性多余等问题,致使最近几年来行业效益不高,常规化纤等传统行业转型已燃眉之急。

最近几年来,强生把开发和利用石墨烯复合纤维作为石墨烯利用的突破口和制高点,因此,强生石墨烯把研发石墨烯复合功能纤维和产业化作为最重点的课题和任务,并且提出了“7+7”发展计划,即开发7种与常规化纤复合的纤维、7种与特殊纤维复合的纤维。

目前,强生石墨烯复合锦纶、涤纶、氨纶已实现产业化生产,石墨烯复合高强聚乙烯、芳纶、碳纤维等高端复合纤维的研发也已获得重要进展。石墨烯复合功能纤维的广泛推行和利用,将对我国纺织产业转型升级起到推动作用。

比如,强生凯瑞石墨烯复合纤维具有优良的抗菌抑菌功能:不但对大肠杆菌、金色葡萄球菌、革兰氏细菌24小时灭菌率到达99.9%,还具有超强的抗螨灭螨功能。强生凯瑞石墨烯复合纤维24小时灭螨率到达95%的1级标准(3级为60%、2级为80%),和强力的远红外发热功能、超强的抗紫外功能和抗热耐磨功能。

中国石墨烯产业同盟教授李义春表示,目前我国石墨烯产业炒作多、产业化少,加快石墨烯产业化利用是关键中的关键。为此,强生石墨烯1方面在石墨烯原料生产技术上不断深入研发,在大幅提升质量的同时,大幅下降本钱。目前,强生石墨烯本钱已降至国外产品的310分之1。同时,借助石墨烯原料的低本钱优势,在复合纤维价格上,更加贴近中国纺织纤维市场的需求。

当前,作为新鲜事物,“石墨烯用于纺织原料也需要制定市场准入标准。”王拂晓表示,石墨烯“民用化”的国家标准正在推动中。