石墨烯复合纱线具有优异的导电性、机械性能、柔韧性和轻量化等特点，在多功能可穿戴电子设备中展现出巨大的应用潜力。然而，石墨烯复合纱线的性能受到纤维与石墨烯之间弱界面相互作用的限制。因此，如何在保持纯棉纱线固有性能的基础上赋予其高导电性，是最具挑战性的难题。
近期，兰州大学研究团队系统总结了一种聚多巴胺-还原氧化石墨烯（PDA-RGO）界面调制策略，以PDA-RGO作为界面连接分子，与纯棉纱线（CY）形成氢键作用；同时，功能化界面与高导电石墨烯形成π-π相互作用，制备了具有高导电性和高强度的石墨烯包覆纯棉纱线（SGCY），在高性能多功能电子织物领域展现出巨大的应用潜力。
首先，研究人员采用浸渍法在纯棉纱线表面修饰高导电石墨烯，制备过程包括：（1）在CY表面自组装氧化石墨烯；（2）构筑PDA-RGO界面层；（3）高导电石墨烯的交联。在该过程中，PDA-RGO界面层不仅能够促进高导电石墨烯纳米片有效沉积在纤维表面，而且实现了石墨烯纳米片在纤维间隙之间的有序排列。
研究人员评估了PDA-RGO作为界面连接分子对复合纱线导电性和抗拉强度的影响，发现PDA-RGO界面层的比表面积大，可辅助石墨烯纳米片沿纤维径向排列；同时，RGO与石墨烯协同建立导电通道，实现复合纱线的高导电性。另外，该界面层形成了强大的氢键网络，拉伸过程中吸收大量断裂能，使SGCY复合纱线的抗拉强度提高到（172.03±8.03）MPa，实现了力学性能的提升。
最后，得益于石墨烯/纯棉复合导电纱线优异的导电性、抗拉强度和生物相容性，在3V的低电压下，SGCY的稳态温度可达(50±1.5)℃，并兼具良好的柔韧性、稳定性和耐候性。将SGCY与棉织物基底相集成，制备了一种柔性可穿戴加热器，可贴合于人体不同位置（如食指、腰部、膝盖），用于加热人体关节。
研究人员将SGCY编织到纯棉织物中，其可作为柔性可穿戴压力传感器。基于SGCY的压力传感器展现出高灵敏度、快响应/恢复时间、宽检测范围等特点，能有效感知和检测人体微小的刺激信号，如脉搏跳动、声带振动、面部肌肉运动等，为柔性可穿戴电子织物的发展奠定了基础。
研究成果以“Interfacial Modulation of Polydopamine-Reduced Graphene Oxide for Achieving Highly Conductive and Strong Graphene/Cotton Composite Yarn Toward Smart Wearable Devices”为题发表在Advanced Fiber Materials上。
DOI：https://doi.org/10.1007/s42765-024-00449-x
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