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，在隔熱、阻燃和智能穿戴等領域展現(xiàn)出巨大的應用潛力。石墨烯氣凝膠纖維除具有上述特點外，還兼具優(yōu)異的導電性能、導熱性能、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)定的無序多孔網(wǎng)絡結構使其難以以織物形式得到廣泛應用。
石墨烯氣凝膠纖維織物
近日，浙江大學研究團隊采用預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)模應用的困境。該方法簡便高效，獲得的石墨烯氣凝膠纖維織物具有高強度，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。
石墨烯氣凝膠纖維織物兼具了石墨烯優(yōu)異的傳導電熱性質(zhì)、光熱和導熱性質(zhì)，在熱管理和防護領域展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢。通過施加遠低于人體安全的電壓，即可改變織物的表面溫度;通過外界陽光照射，可以調(diào)節(jié)織物的表面溫度;通過復合相變材料，結合石墨烯的電熱性能，可以有效存儲和釋放能量。
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，取向度的提高強化了氧化石墨烯多孔網(wǎng)絡的搭接強度，提升了其力學強度。
基于塑化溶脹機理，通過調(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，進而大范圍調(diào)控氣凝膠纖維的密度、孔隙率等結構參數(shù)，突破了傳統(tǒng)液晶紡絲法的密度限制。經(jīng)過化學還原和高溫熱處理后，隨著密度增加，石墨烯氣凝膠纖維的力學強度和導電率逐步提升，單根石墨烯氣凝膠纖維的力學強度最高可達103 MPa，導電率可達1.06×104 S/m。
溶劑極性會影響預編織物在塑化溶脹浴中的形態(tài)結構。溶劑極性較強時，氧化石墨烯氣凝膠纖維的溶脹率較大，結構強度降低，單根纖維在溶脹浴中容易斷裂，破壞了織物結構的完整性;隨著溶劑極性的降低，氧化石墨烯凝膠纖維的溶脹率下降，凝膠強度提升，可以保持預編織物結構的完整性。
