成果简介
本文，南洋理工大学Bo Wu、Yu Liu等研究人员在《J. Appl. Polym. Sci》期刊发表名为“High-performance electric heating yarns based on graphene-coated cotton fibers”的论文，研究提出一种基于石墨烯涂层棉纤维的轻质、对人体安全、高效的电加热纱线，该纱线采用超声波浸渍法制备，不仅继承了棉纱线的优点，如柔韧、轻便、机械性能，但可以在低电压下产生适度的温升。纱线的超声浸涂数和线密度对电热性能有很大影响：通过多次超声浸涂可以在棉纱表面形成更致密的石墨烯涂层，以及石墨烯纳米片的吸附能力。
将随着线密度的增加而增加。在三种超声波浸涂工艺的基础上，制成直径为3的10厘米长的电热纱。5 mm 可在环境温度下在 20 V 的安全电压下产生约 70°C 的温度，洗涤 2 小时后仍能显示 65°C 的平均温度，而热功率仅为 2.0–2.5 W。同时，在低电压下可以表现出快速的电加热响应。因此，轻质高效电热混纺纱线必将在智能发热服装和个人热管理领域发挥重要作用。
图文导读
图1、(a) 电热混纺纱线的制备过程示意图。(b) 石墨烯涂层混合纤维的结构示意图。插图显示了不同直径的电热纱和棉纱的照片。(c-f) 超声波浸涂法制备的不同直径混纺纱线的照片
图2、纤维和纱线的FESEM图像
图3、两种超声浸涂策略处理的杂化纱线的电加热性能和形态表征。
图4、三种超声浸涂策略处理的杂化纱线的电加热性能和形态表征
图5、PDMS涂层杂化纱线的形态表征和电热性能。
小结
综上所述，成功地制造了基于石墨烯涂层棉纤维的混合纱线，它可以在低驱动电压下产生优异的焦耳温度。紧密覆盖在棉纤维表面的连续石墨烯纳米片可以形成导电骨架，其中棉纤维用作支撑基材，以保证混合纱线的柔韧性。使用三种超声波浸涂制备的杂化纱线在安全电压下表现出高温和低功率，而洗涤后性能略有下降。通过增加超声波浸涂的次数，可以进一步提高纱线的加热温度、加热功率。作者相信，这项工作将有助于推动智能加热服装和个人热管理领域的发展。
文献：https://doi.org/10.1002/app.53014
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