丝网印刷还原氧化石墨烯改性蚕丝织物的导电与电热性能

为探究组织结构与丝网印刷次数对蚕丝织物导电性、耐水洗性以及电热性能的影响,设计缎纹组织、斜纹组织、重纬组织3种结构,通过丝网印刷工艺制备氧化石墨烯(GO)改性蚕丝织物,经过原位还原制得还原氧化石墨烯(RGO)改性导电蚕丝织物。借助扫描电子显微镜和X射线衍射仪对RGO改性蚕丝织物进行表观形态观察与晶体结构表征,分析了RGO改性蚕丝织物的导电性、耐水洗性和电热性能。结果表明:随着丝网印刷次数的增加,织物的电阻率逐渐减小;相同丝网印刷次数下电阻率最小的为RGO改性重纬蚕丝织物,经9次水洗后,丝网印刷5次所得RGO改性缎纹、斜纹、重纬蚕丝织物的电阻率分别增大了0.710、0.472、0.308 kΩ·cm;相比RGO改性斜纹和重纬蚕丝织物,RGO改性缎纹蚕丝织物具有较好的电热性能,在0.025 A的恒定电流下以10℃/s的升温速率达到96℃的饱和温度。通过丝网印刷工艺制备的RGO改性蚕丝织物在智能可穿戴纺织品领域具有良好应用潜力。

纳米银/石墨烯负载涤纶织物的制备及其结构与性能研究

采用浸渍烘干法在经碱减量处理后的涤纶织物表面负载氧化石墨烯(GO),再通过纳米银(Ag)自组装制备具有良好电热性能的纳米Ag/石墨烯负载涤纶织物,研究了GO水分散液浸渍次数、柠檬酸钠溶液浓度及硝酸银溶液浓度对织物电热性能的影响,并对织物的结构、热性能及力学性能进行表征。结果表明:制备纳米Ag/石墨烯负载涤纶织物的较佳工艺条件为GO水分散液浸渍5次、柠檬酸钠溶液浓度0.1 mol/L、硝酸银溶液浓度0.1 mol/L;在纳米Ag/石墨烯负载涤纶织物制备过程中,GO和Ag^(+)被还原成石墨烯和纳米Ag,并在织物表面形成致密且完整的高纯度纳米Ag;纳米Ag/石墨烯负载涤纶织物与未处理涤纶织物相比,具有更好的热稳定性,断裂强力相当;在3 V电压条件下通电60 s时,纳米Ag/石墨烯负载涤纶织物表面发热温度达到113℃,具有优异的电热性能。

电加热机织物的发热性能及发热均匀性探讨

以发热功率密度和温度均匀系数为指标,基于正交试验方案,探讨以不锈钢纤维纱为电加热元件的电加热机织物制备工艺。并基于九宫格取点法,优化温度均匀系数测试方法。研究发现:本研究中,温度测点取81点是可信的均匀度评价方案。电加热机织物的纬纱排列规律为1根不锈钢纤维纱+3根黏胶纱、纬纱密度为10.5根/cm、组织结构为经二重1/7时,织物具有较为优异的发热性能,发热功率密度为857.23 W/m^(2);电加热机织物的纬纱排列规律为1根不锈钢纤维纱+5根黏胶纱、纬纱密度为6.5根/cm、组织结构为经二重1/3时,电加热机织物具有较为优异的发热均匀性。

新型碳材料——石墨烯的研究进展

发现石墨烯至今仅5年,但其已迅速成为目前材料科学和凝聚态物理研究的一个热点,这归因于它是严格的二维结构,蕴涵着许多新的物理以及潜在应用。简要介绍了石墨烯的概念,重点评述了其制备方法以及电子结构、力学特征等基本物理特性,讨论了石墨烯器件的研发现状,并展望了其未来发展前景以及其它的潜在应用。

纳米Al-CuO/氧化石墨烯含能点火桥膜的制备与电爆性能研究

首先通过静电自组装将Al和CuO纳米粒子均匀负载在GO片层上,得到纳米Al-CuO/GO复合含能材料最佳制备工艺;再利用电泳沉积法在硅基底的Cu桥膜上制备Al-CuO/GO含能点火桥膜;最后,以电容放电的激发方式,开展了纳米Al-CuO/GO含能点火桥膜的电爆性能研究。结果表明:在相同能量激发下,纳米Al-CuO/GO含能桥膜的电爆时间更短、能量利用率更高、释放能量更高。

氧化石墨烯整理对粘胶织物性能的影响

探讨了氧化石墨烯对粘胶织物整理前后织物性能的变化。研究表明:粘胶织物经氧化石墨烯整理后,织物表面比电阻值降低了8个数量级,极大地改善了粘胶织物的抗静电性能;导热性能与抗紫外线性能分别提高了38.9%与61倍多,同时整理后粘胶织物的断裂强力变化幅度仅为4.4%,因此氧化石墨烯整理很好的改善了粘胶织物的功能性,是一种较为理想的功能性整理工艺。综合考虑整理后粘胶织物的性能与整理工艺成本,认为当粘胶织物表面氧化石墨烯覆盖量达到250 mg/m^2为最佳覆盖量。

透明导电氧化物薄膜及其制备方法

综述了透明导电氧化物(TCO)薄膜的特性、应用及制备技术的发展,重点讨论了磁控溅射、脉冲激光沉积、溶胶-凝胶、喷射热分解等制备技术和柔性衬底TCO薄膜的制备状况、进展及发展趋势,并指出改进TCO薄膜制备技术的努力方向应体现完善薄膜性能、降低反应温度、提高控制精度、降低制备成本和适应集成化等趋势,而制备方法的选择则应根据薄膜的性能要求和不同的应用目的而不同。

特色功能材料——透明导电氧化物薄膜

透明导电氧化物(TCO)是一种特色鲜明的功能材料,以其接近金属的电导率、可见光高透射率、红外区高反射率及其它半导体特性,可应用于平板显示器件、太阳能光伏电池、反射热镜、气体敏感器件、特殊功能窗口涂层以及光电子、微电子、真空电子器件等领域。综述了透明导电氧化物薄膜的基本特性、制备方法及应用,并展望了其发展前景。

纳米石墨烯导电涤纶织物的制备及性能

为增强涤纶织物的导电性能,制备纳米石墨烯整理剂溶液,对涤纶织物进行碱减量以提高与石墨烯的结合牢度,再通过浸渍烘干法制备石墨烯导电涤纶织物。采用单因素和正交实验对制备工艺进行优化,采用傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜和拉曼光谱等对导电织物进行表征,评价样品的耐洗牢度和机械性能。结果表明:优化整理工艺为乙二胺100 mL/L,氧化石墨烯1.5 g/L(pH 6),连二亚硫酸钠6 g/L,95℃还原1.5 h,制得的涤纶织物表面电阻为13.5 kΩ;氧化石墨烯可在涤纶织物表面形成紧密涂覆膜并被充分还原,赋予织物良好的导电性;涤纶织物的耐洗牢度较高,水洗10次后表面电阻仍维持在31.8 kΩ;整理工艺对织物的机械性能影响很小。

还原氧化石墨烯涂层织物的电加热性能

为研究可穿戴织物的电加热性能以及水洗对其性能的影响,通过简单安全可大规模产业化的无转移液相浸涂沉积法在涤纶针织物上沉积并原位还原,制备了还原氧化石墨烯(RGO)涂层织物加热器。借助扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱仪对制备的RGO涂层涤纶织物进行表观形态与化学结构分析,同时研究了RGO涂层涤纶织物的导电、力学、电加热性能。结果表明:RGO涂层涤纶织物的电导率为430.9 mS/cm,在10 V电压下可达到65.58℃的稳定温度,最大升温速率为3.41℃/s;经过2次水洗循环后,在10 V的电压下,RGO涂层涤纶织物可达到43℃。本文研究表明,RGO涂层涤纶织物具有优异的电热性能,在医用电热、运动康复等领域具有良好的应用潜力。

还原氧化石墨烯改性棉织物的性能研究

研究还原氧化石墨烯改性棉织物的性能。采用原位自还原法制备了还原氧化石墨烯改性棉织物,通过正交试验得出了较优制备工艺:氧化石墨烯质量分数1.14%(omf),还原温度90℃,还原时间2.5 h,pH值3。测试了还原氧化石墨烯改性棉织物的抗菌性能、防紫外线性能、耐水洗性能和断裂强力。结果表明:负载氧化石墨烯可以有效改善棉织物的抗菌性能、防紫外线性能;经过原位自还原后,还原氧化石墨烯改性棉织物的抗菌性能、防紫外线性能和断裂强力均有所提高;在50次标准水洗后,还原氧化石墨烯改性棉织物的防紫外线性能和抗菌性能仍然优良。认为:经过还原氧化石墨烯改性后,棉织物具有较好的抗菌性能和防紫外线性能,织物耐水洗性较好,断裂强力提升。

用于脑电图监测的聚丙烯酸共聚酯/石墨烯/织物复合电极的制备与性能

为制备脑电检测用聚合物基柔性复合电极片,以石墨烯、丙烯酸(AA)、丙烯酸甲酯(MA)和丙烯酸乙酯(EA)为原料,通过原位聚合的方法制得了系列聚丙烯酸共聚酯/石墨烯复合乳液,并通过与织物浸渍的方法制备了复合电极片。研究了石墨烯含量变化对复合电极片电阻的影响、各单体含量对电极片柔性的影响,以及复合电极片用于脑电监测的性能。结果表明,当石墨烯的质量分数约为46. 5%、反应温度80℃,反应时间3 h,AA、MA与EA的体积投料比为0. 2∶1∶1. 8,织物采用聚丙烯无纺布并与聚丙烯酸共聚酯复合乳液浸渍后,制备的复合电极片在室温下具有良好的柔性、导电及力学强度,适合用于脑电图监测,脑电信号强度及其稳定性与商用电极(Ag/AgCl)相比性能相近,且不需要涂抹导电膏,使用方便,不会污染皮肤及对皮肤造成损伤。

石墨烯/Si晶体管的研究进展

石墨烯具有很多优异的力学、电学和结构特性,可用于制备高速、低功耗的半导体电子器件和集成电路芯片。简要介绍了三种石墨烯/Si的制备方法,即剥离法、外延法、剪切和选择转移印刷法,其中外延生长的石墨烯被认为是最终实现碳集成电路的唯一途径。并给出了采用上述方法制备的石墨烯/Si晶体管的电阻、磁阻、载流子迁移和输运特性以及量子霍尔效应(QHE)等电学特性。发现石墨烯/Si晶体管最高频率达155GHz,在室温下具有异常的量子霍尔效应和分数量子霍尔效应。其电荷载流子浓度在电子和空穴之间连续变化,可高达1013 cm-2,迁移率可达2×105 cm2/(V.s)。

石墨烯复合纤维材料研究进展

石墨烯具有优越的力学、电学、热学等性能。石墨烯纳米片组装成石墨烯纤维,将石墨烯优异的性能应用到先进的宏观材料中,石墨烯纤维可用于组装柔性电极、导电织物等智能器件。不同的制备方法赋予石墨烯纤维不同的功能化性能,比如高温石墨化处理会大大减少纤维的缺陷,从而获得很高的力学性能;通过掺杂不同元素,可以使石墨烯纤维具有非常好的导电性和导热性;通过界面协同作用增强石墨烯片层间的界面强度,使石墨烯纤维在提高力学性能的同时,保证较高的导电性;限域水热法制备,可以通过控制玻璃毛细管的形状来获得不同宏观形状的石墨烯纤维。综述了石墨烯纤维研究的最新进展,主要关注不同的制备方法以及后处理过程对石墨烯纤维的力学性能、电学性能以及功能化应用的影响。

石墨烯黏胶纤维机织物的功能改性研究

制备同规格的普通黏胶纤维机织物、石墨烯黏胶纤维机织物及不同不锈钢丝质量分数的石墨烯黏胶纤维/不锈钢丝机织物,对比它们的导电、防电磁辐射、防紫外线、抗静电、力学(拉伸、弯曲、耐磨)及透气等性能。结果表明:普通黏胶纤维经石墨烯改进后,所制成的石墨烯黏胶纤维机织物的导电、防电磁辐射、防紫外线、抗静电、力学(拉伸、弯曲、耐磨)等性能都有所改善,其中防紫外线与耐磨性能提高显著,透气性能下降明显;石墨烯黏胶纤维/不锈钢丝机织物的导电、防电磁辐射、防紫外线和抗静电、经向拉伸断裂强力、纬向抗弯刚度、透气性能都优于石墨烯黏胶纤维机织物,纬向拉伸断裂强力、经纬向拉伸断裂伸长率、经向抗弯刚度及耐磨性能不及石墨烯黏胶纤维机织物;随着不锈钢丝质量分数在7.0%~20.0%范围内的增加,石墨烯黏胶纤维/不锈钢丝机织物的导电、防紫外线、抗静电、经向拉伸断裂强力、纬向抗弯刚度及透气性能增强,纬向拉伸断裂强力、经纬向拉伸断裂伸长率、经向抗弯刚度、耐磨性能减小,不锈钢丝质量分数变化对防电磁辐射性能影响较小。当不锈钢丝质量分数为7.0%时,石墨烯黏胶纤维/不锈钢丝机织物的综合性能最佳。

涤纶石墨烯复合织物的等离子体增效及还原方法选择

探讨常压喷射等离子体对涤纶热轧非织造布基材的处理条件,以及氧化石墨烯的还原方法对涤纶石墨烯复合织物性能的影响。通过正交试验对等离子体处理过程中的氮气流速、处理时间、处理高度进行优化;采用超声还原、抗坏血酸还原和连二亚硫酸钠还原法对涂覆有氧化石墨烯的涤纶织物进行还原,并对涤纶石墨烯复合织物的结构、形貌以及导电性能进行表征。结果表明:等离子体最优处理条件为氮气流速0.6 L/min,处理时间130 s,处理高度2 mm,等离子体处理可引入含氮基团并增加涤纶的比表面积,促进涤纶与氧化石墨烯的有效结合,从而提高复合织物的导电性能。3种还原方法中,抗坏血酸对氧化石墨烯的还原效果最优,其最佳还原时间为4.0 h。

透明导电氧化物薄膜的研究现状及发展趋势

透明导电薄膜属于存在视觉层面上的透明度,也存在导电能力的薄膜材料,具体包含了金属导电薄膜、氧化物导电薄膜、其他化合物导电薄膜等。本文主要讲述当前研究和应用最为广泛的透明导电氧化物(TCO)薄膜,介绍了了透明导电氧化物薄膜的特性,制备方法,应用以及发展趋势。

高导电石墨烯/银复合棉织物的制备及性能研究

结合浸渍-还原法和磁控溅射技术制备导电性能优异的石墨烯/银复合导电棉织物。探讨不同质量分数的氧化石墨烯(GO)和溅射功率对石墨烯/银复合棉织物性能的影响。结果表明:通过KH-560硅烷偶联剂对棉织物进行预处理,能明显改善复合棉织物的耐水洗性能,从而改善其导电持久性;采用GO质量分数为0.8%以及溅射功率为300 W制备的石墨烯/银复合棉织物具有最优的导电性能,其表面方阻值为13.62Ω/sq;随着溅射功率增加至300 W,复合棉织物的水静态接触角增大至147.4°,其疏水性能得到明显的增强。

纳米石墨烯/壳聚糖自组装对棉织物性能的影响

利用纳米石墨烯/壳聚糖自组装对服用棉织物进行功能整理,探讨了纳米石墨烯/壳聚糖自组装对棉织物整理后性能的影响。研究表明,纳米石墨烯/壳聚糖自组装对服用棉织物整理后,其抗紫外线性能、导电性能、抗电磁辐射性能、力学性与导热性能均得到一定程度的改善,且当纳米石墨烯/壳聚糖自组装层合次数大于5层时,棉织物的紫外线性能、导电性能、抗电磁辐射性能、导热性能与力学性能的增加均趋于稳定,建议利用纳米石墨烯/壳聚糖自组装对棉织物进行整理时采用5次层合。

高分子/石墨烯纳米复合纤维研究进展

石墨烯作为二维单原子层纳米材料,性能优异,可与高分子通过物理、化学复合得到纳米复合材料。其中,通过纺丝得到高分子/石墨烯纳米复合纤维,与其它一般复合材料相比,既有相同之处,又有其独特特点。例如,均面临石墨烯片层的剥离和分散难题,在解决此难题的基础上,有望在极低含量下实现效能的显著提升;而纤维在拉伸驱动下取向、结晶、相分离和自组装等行为,则是特殊而又值得深入研究的问题。本文综述了高分子/石墨烯纳米复合纤维的最新研究进展,主要包括其制备方法、结构与性能、潜在应用等。