有機(jī)-無機(jī)雜化導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)聚合物/石墨烯復(fù)合纖維的導(dǎo)電性能

據(jù)報道，東華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室朱美芳院士團(tuán)隊(duì)利用自制的實(shí)驗(yàn)室級濕法紡絲設(shè)備連續(xù)化制備了聚合物基柔性導(dǎo)電雜化纖維（PVA/GnP &PVA/GnP/S）。團(tuán)隊(duì)通過對雜化體系在剪切流場和拉伸流場下石墨烯納米片層（GnP）的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)演變過程來研究纖維的導(dǎo)電性，研究人員在雜化體系內(nèi)部引入導(dǎo)電高分子PEDOT：PS，發(fā)現(xiàn)GnP 在纖維中存在著高度取向的結(jié)構(gòu)，但受可紡性限制，難以通過負(fù)載量的提高構(gòu)筑取向聯(lián)通的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。為了進(jìn)一步提高CPS（S）組分，目的是利用S 相在體系內(nèi)部構(gòu)筑有機(jī)/無機(jī)雜化導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)化電子在一維方向上的軸向傳輸。通過紡絲工藝設(shè)計和凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)的調(diào)控，研究人員最終獲得了滲流閾值為0.2wt%的PVA/GnP/S 導(dǎo)電雜化體系，實(shí)現(xiàn)了33.6 S/m 高導(dǎo)電性聚合物基柔性雜化纖維的連續(xù)化制備。同時，該導(dǎo)電纖維還具有較好的力學(xué)性能和伸長率，斷裂強(qiáng)度為4.82cN/dtex，滿足紡織應(yīng)用需求。

通過紡絲、牽伸、干燥和卷繞，研究人員制備出聚乙烯醇基導(dǎo)電雜化纖維絲桶。利用場發(fā)射掃面電鏡對該纖維的微觀形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)電纖維的表面存在著溝紋結(jié)構(gòu)，纖維截面呈扁平狀。這些形貌和結(jié)構(gòu)的形成受控于濕法紡絲成形過程中，溶劑和凝固劑雙擴(kuò)散傳質(zhì)速率、紡絲液的組成以及濃度的高低。實(shí)際應(yīng)用證明，該導(dǎo)電纖維的溝紋結(jié)構(gòu)利于纖維吸濕性和服用舒適性的提高，更利于后道的紡織加工，這是因?yàn)榇植诘谋砻娼Y(jié)構(gòu)可以增加紗線間的抱合力的緣故。進(jìn)而，研究人員利用導(dǎo)電長絲經(jīng)過加捻設(shè)備的加捻得到了導(dǎo)電纖維紗線，并編織成導(dǎo)電纖維織物。通過導(dǎo)電性測試發(fā)現(xiàn)，該導(dǎo)電纖維織物具有良好的導(dǎo)電性（32.1 S/m），可以作為柔性導(dǎo)電載體點(diǎn)亮LED 燈。因此，作為電子信號的傳輸載體，該纖維在智能可穿戴產(chǎn)品領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。

（摘編自高分子科學(xué)前沿）