重庆诺奖二维材料研究院康斯坦丁教授团队AFM综述：石墨烯/石墨烯衍生物基智能纺织物的最新研究进展

2022-10-28 16:37

近日，重庆诺奖二维材料研究院以第一完成单位与诺贝尔物理学奖得主康斯坦丁·诺沃肖洛夫教授共同撰写论文“Graphene- Based Textiles for Thermal Management and Flame Retardancy”，发表于材料科学领域的国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》（IF=19.92），并被精选为本期卷首封面（Frontispiece）。

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图为Advanced Functional Materials卷首封面

研究背景

纺织物的体温调节和热保护对人体健康和安全至关重要，而传统服装缺乏热管理控制和阻燃性能。采用先进纳米材料可解决传统服装的局限性，并能促进新一代智能纺织物的发展。基于石墨烯和石墨烯衍生物材料的智能纺织物，由于其优异的导电性、高导热性和柔韧性而备受关注。

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图为论文摘要部分

内容概要

本文综述了石墨烯/石墨烯衍生物基智能纺织物的最新研究进展，着重介绍了智能纺织物的个人热管理和阻燃特性。论文涵盖了力学、材料研发、织物设计和贴身应用等多种领域，并提供了整个应用领域的综合知识和范围。伴随着全球性功能材料研发合作与化学及材料研发领域的不断创新，将推动石墨烯基纺织物的前沿发展，进而促进智能纺织物走向商品市场化。

数据概览

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图片3.png 图1 采用石墨烯/石墨烯衍生物强化丝织纤维的方法示意图：(a)合成纤维法；(b)纤维/织物涂层法。

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图2 服装热管理设备的加热和冷却原理示意图

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图3 （a）铁探头的红外图像；（b）Al、（c）Cu和（d）石墨烯纸对应铁探头引起的稳态温度分布。

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图4 （a）织物热导率测试；50秒内（b）未处理、（c）PEG-2IEM处理和（d）rGO/PEG-2IEM处理织物的红外图像。

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图5 （a）SF/GO气凝胶纤维垫覆盖掌心；（b）裸手掌和（c）SF/GO空气凝胶纤维垫所覆盖的手背的红外图像；（d）热传递机制示意图。

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图6 （a）、（b）分别为除冰过程相应的实物图像和红外图像；（c）GF织物在手指和手腕弯曲运动下的照片和红外图像；（d）随着电压的增加，织物的热成像变化。

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图7 （a）棉花在VFT中点燃5秒后，涂有5层（5L）或10层（10L）GO或磷酸化GO（PGO）的棉花。（b）棉织物（PC）和涂有不同官能化剂（CA）、还原GO（RGO）、Ag和Cu的PC的TGA数据。（c）纯棉和涂层棉织物的HRR曲线和（d）THR曲线。缩写与（a）相同。

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图8 （a）纯丝绸织物的受损长度，涂有（b）3.9 wt.%的丝绸织物rGO和（c）19.5重量%rGO，VFT测试后。（d）研究了不同rGO浓度的纯丝绸织物和rGO涂层丝绸织物的烟密度。（e）PET织物和（f）在VFT后用GO化合物涂覆的PET织。（g）由石墨烯组成的火灾报警系统，用于响应火灾。

成果总结

本文围绕着石墨烯/石墨烯衍生物在新一代智能纺织物热管理中的应用展开论述。智能纺织物的多功能用途取决于石墨烯特殊性能，包括：高导热性、导电性和阻隔性，而对于单一传统纺织材料来说，这些功能是无法实现的。这将潜在地改变我们对纺织物或服装实际功能的理解。由于石墨烯/石墨烯衍生物的成本不断下降，这些应用正在逐步扩大。仍有一些需要改进的地方，例如耐磨性和耐洗性等。

近期研究重点是如何将石墨烯技术应用到现有纺织技术中，以实现石墨烯的“附加值”，从而将智能纺织技术推向市场。目前，石墨烯和hBNe是用于热管理和阻燃应用的两种主要二维材料，但可以预见，通过选择不同的二维材料及其组合，可以精确调整新一代智能纺织物的性能。

关键词

阻燃、石墨烯、智能纺织物、热管理、可穿戴电子产品

原文链接

https://doi.org/10.1002/adfm.202205934

研究院简介

重庆诺奖二维材料研究院是由2010年诺贝尔物理学奖得主、石墨烯发明人之一的康斯坦丁·诺沃肖洛夫教授担任名誉院长并牵头组建科研团队，专注于以石墨烯为代表的二维材料应用、规模化制备和微纳结构测量表征等核心技术攻关和产业化，是重庆市第一个由诺贝尔奖获得者领衔主持的新材料研发和成果产业化平台。研究院目前已与英国曼彻斯特大学国家石墨烯研究院达成合作，形成了“应用研发+基础理论研究”的双研发基地。

拓展阅读

《Advanced Functional Materials》，是Wiley出版社旗下的国际材料科学领域最高层次综合性期刊之一，为Nature Index收录期刊，在中科院JCR分区中为一区。作为顶级材料科学期刊，《Advanced Functional Materials》以其高质量的内容和高影响力而闻名，每周都会报道材料科学各个方面的突破性研究，涉及领域包括纳米技术、化学、物理学和生物学。该刊已被国际权威数据库SCI、SCIE收录，致力于发表经过严格同行评审的高质量原创文章，促进相关领域科研交流和科研成果转化。