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高电导率石墨烯复合纤维

成果类型:: 新技术

发布时间: 2023-11-14 13:01:12

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 赵国栋 | 2023-11-14 13:01:13

石墨烯导电纤维是将化学纤维与石墨烯导电材料经过特殊工艺制成的新型功能材料,其完美结合了纤维的柔软可编织性和石墨烯的高导电性,产品具有较低的表面电阻(电阻率<10 Ω·cm)和优异的耐久性。可用于抗静电工装、工业滤布、地毯,防静电网、轮胎帘子线、绳缆、传送带、电极线等领域。通过改进浆料配方和分散工艺,解决了石墨烯粉体在水系溶液中的分散问题。创新性地采用了微射流涂覆方式,即在一定压力作用下,纤维在浆料行进过程中受到料液逆向剪切力,不规则的石墨烯片层利用其锋利的边缘嵌入到纤维表面形成皮芯结构,这极大地提高了导电纤维耐干、湿摩擦色牢度,解决了传统涂覆法人们渴望解决但始终未能成功的牢固性技术难题,填补了国内耐久型导电纤维的空白。本工艺制备的石墨烯纤维结合了普通纤维的柔软可编织性和石墨烯纳米材料的高导电性,工艺简单,成本低,生产效率高,适宜制备细旦丝和粗旦丝,尤其适合制备直径在0.35mm以上的粗旦丝,满足工业和民用导电纤维使用要求。

石墨烯导电纤维完美结合了化学纤维的柔软可编织性和石墨烯的高导电性。通过特殊工艺将化学纤维与石墨烯导电材料结合,使得产生的导电纤维既具有柔软性和可编织性,又具有高导电性。石墨烯导电纤维具有较低的表面电阻和优异的耐久性。其表面电阻率低于10 Ω·cm,可在静电敏感的领域提供良好的抗静电性能。同时,导电纤维经过特殊工艺处理,具有较高的耐久性,能够在长时间使用和摩擦条件下保持稳定的导电性能。石墨烯导电纤维在抗静电工装、工业滤布、地毯、防静电网、轮胎帘子线、绳缆、传送带、电极线等领域具有广泛的应用潜力。其高导电性和耐久性使其成为许多领域中替代传统导电材料的理想选择。该成果通过改进浆料配方和分散工艺,成功解决了石墨烯粉体在水系溶液中的分散问题。此外,采用微射流涂覆方式,通过料液逆向剪切力将石墨烯片层嵌入纤维表面形成皮芯结构,解决了传统涂覆法无法解决的牢固性技术难题。

  1. 抗静电材料:由于石墨烯导电纤维具有较低的表面电阻和良好的导电性能,它可以应用于抗静电材料领域。例如,可以制作抗静电工装、防静电地毯、防静电网等,用于防止静电产生和静电放电,保护人员和设备的安全。

  2. 过滤材料:石墨烯导电纤维可用于工业滤布和过滤材料。其高导电性和耐久性使其成为过滤材料中的理想选择。可以应用于空气过滤、液体过滤和颗粒分离等领域,提供高效的过滤性能和持久的使用寿命。

  3. 功能纺织品:石墨烯导电纤维可以应用于纺织品领域,制作具有导电功能的纺织品。例如,可用于制作导电绳缆、传送带和轮胎帘子线等。这些导电纤维可以在纺织品中提供导电性能,用于电子设备的连接、数据传输等应用。

  4. 电子设备:石墨烯导电纤维可用于电子设备中的导电线路和电极线。由于其高导电性和柔软可编织性,可以制作灵活的导电线路,用于柔性电子器件和可穿戴设备等领域。此外,石墨烯导电纤维还可以应用于电池、超级电容器等能源存储设备中。

  5. 功能复合材料:石墨烯导电纤维可以与其他材料组成功能复合材料,用于增强材料的导电性能和功能。例如,可以将石墨烯导电纤维与聚合物基质结合,制作导电聚合物复合材料,用于电磁屏蔽、导电涂层等领域。

王兵杰复旦大学复旦大学先进材料实验室副研究员,博士生导师,国家优秀青年科学基金获得者,上海市青年科技启明星。2009年本科毕业于四川大学高分子材料与工程专业,2014年获得中国科学院宁波材料技术与工程研究所理学博士学位,毕业后在复旦大学化学流动站从事博士后研究,2017年加入复旦大学先进材料实验室彭慧胜教授团队。主要从事柔性储能材料的制备和产业化研究,以通讯作者在Nature Nanotechnol.、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed等期刊发表论文40余篇。申请中国发明专利24项,获得授权10项,4项实现了转让转化,主持多项国家级、省部级和企业科研项目。研究兴趣主要包括以下三个方面:(a)高性能复合纤维电极材料的制备与性能研究;(b)高性能及多功能性的纤维电子器件开发;(c)柔性储能器件(纤维超级电容器、纤维锂离子电池)的产业化研究。

导电纤维为国民经济生产中重要的原材料之一,其在抗静电及防爆领域(电子、化工行业)都有着广泛的应用。本项目开发的工业用粗直径导电纤维在防静电传送带、防静电滤布、防静电缆绳等行业有着广泛的用途,作为传统碳黑导电纤维及金属导电纤维的良好替代品(导电性能好,耐久性好),至少有近5亿人民币的市场空间。

将石墨烯导电纤维的技术应用推广到更广泛的行业和领域,帮助客户解决特定的技术问题或满足特定的需求。通过技术咨询,提供专业的建议和解决方案,实现客户的目标并推动相关领域的发展。希望能够吸引感兴趣的客户,并与他们建立合作关系,共同探讨如何利用石墨烯导电纤维的优势解决实际问题。希望通过技术咨询,为客户提供具体的操作指导、产品设计建议、生产流程优化等方面的支持,使客户能够充分利用该技术并取得可观的效益。技术咨询需要具备专业的知识和经验,深入了解石墨烯导电纤维的特性、制备工艺和应用领域。咨询团队应当能够准确理解客户的需求,并根据客户的具体情况提供个性化的解决方案。此外,技术咨询还需要与客户建立良好的沟通和合作关系,确保双方能够有效地交流和共同推进项目的进展。技术咨询可以包括但不限于以下方面:技术评估与分析、产品设计与优化、工艺流程咨询、市场前景分析、竞争对手调研、项目管理等。根据客户的需求,可以提供定制化的技术咨询服务,以满足不同领域的具体需求。