石墨烯復(fù)合纖維的應(yīng)用有哪些？

由于石墨烯復(fù)合纖維具有柔性較好，質(zhì)輕，導(dǎo)電性能、熱學(xué)性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。根據(jù)近年文獻(xiàn)，其應(yīng)用主要集中在如下幾個(gè)方面。

（1）生物醫(yī)用材料

2013年，泰國(guó)國(guó)立朱拉隆功大學(xué)Nadnudda Rodthongkum和Nipapan Ruecha等人利用靜電紡絲構(gòu)建了一種新穎的高靈敏度的用來(lái)檢測(cè)多巴胺的電化學(xué)系統(tǒng)。他們?cè)诮z網(wǎng)印刷碳電極的表面修飾了一層石墨烯/聚苯胺/聚苯乙烯復(fù)合纖維。在最優(yōu)條件下，多巴胺的檢測(cè)量可以達(dá)到0.05 nM。另外，這種電極系統(tǒng)具有非常寬的動(dòng)力學(xué)范圍：0.1 nM～100 μM。

（2）儲(chǔ)能材料（超級(jí)電容器）

曼徹斯特大學(xué)Robert A. W. Dryfe等人用電泳沉積的方法在碳纖維的表面沉積石墨烯碳納米管復(fù)合層，得到石墨烯－碳納米管/碳纖維（G-CNT/CC）復(fù)合纖維。所得電極的比電容（151 F/g）是純石墨烯纖維電極（58.8 F/g）的2.5倍，而且其能量密度（14.5 W·h/kg）也遠(yuǎn)高于純石墨烯纖維電極（5.6W·h/kg）。曲良體等人在石墨烯纖維表面沉積MnO2，將石墨烯纖維的比電容提高到了36 F/g。

（3）導(dǎo)線

北京理工大學(xué)董澤琳等人以石墨烯復(fù)合纖維為導(dǎo)線織成導(dǎo)電織物；浙江大學(xué)高超教授等人將石墨烯復(fù)合纖維作為LED晶體管的導(dǎo)線，同時(shí)還將納米銀與石墨烯混紡制得高導(dǎo)電率的石墨烯/納米銀復(fù)合纖維（導(dǎo)電率為930 S/cm）；復(fù)旦大學(xué)彭慧勝教授等人從碳納米管片中抽出碳納米管陣列，沿著軸向堆疊，加入氧化石墨烯溶液，最后將混合物扭曲得到石墨烯/CNT復(fù)合纖維。

（4）光催化

中國(guó)海洋大學(xué)高孟春教授等人在氧化石墨烯的乙醇溶液中加入硝酸銦、聚乙二醇和氧化二乙酰丙酮合釩制得紡絲液，靜電紡后煅燒得到石墨烯/氧化釩銦（RGO/InVO4）復(fù)合纖維，這種復(fù)合纖維表現(xiàn)出了很好的光催化性能。韓國(guó)國(guó)立全南大學(xué)Bo-Hye Kim等人利用靜電紡絲的方法得到含氧化石墨烯的聚合物纖維，經(jīng)煅燒得到石墨烯/碳復(fù)合纖維，再將得到的纖維浸泡在含鈦的氧化物溶液中，高溫煅燒得到石墨烯復(fù)合纖維。

【小結(jié)】

各種石墨烯復(fù)合纖維層出不窮，制備方法也不盡相同，復(fù)合纖維的制備方法對(duì)其拉伸強(qiáng)度和導(dǎo)電率有重要影響。其中，干法紡絲和濕法紡絲制得的復(fù)合纖維的拉伸強(qiáng)度明顯比靜電紡絲強(qiáng)。同時(shí)，通過對(duì)比同種樣品的氧化石墨烯還原方式，發(fā)現(xiàn)相比于高溫煅燒，HI酸還原更能保存石墨烯的優(yōu)異性能。

盡管石墨烯復(fù)合纖維已經(jīng)表現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景，但其制備工藝仍有待改進(jìn)，以得到力學(xué)性能和導(dǎo)電性能優(yōu)于單層石墨烯的材料。此外，目前對(duì)其光學(xué)和熱學(xué)方面的研究還較少，相信在不久的將來(lái)性能更優(yōu)異的石墨烯復(fù)合纖維將會(huì)問世，且其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒌玫竭M(jìn)一步擴(kuò)展。