湿纺丝氧化石墨烯液晶（GO LCs）是一种可扩展的制造石墨烯纤维的方法，可用于柔性和可穿戴设备。在这项研究中，使用旋转Couette流（定子和转子之间的小间隙）进行高剪切混合，有效地从纳米厚单层氧化石墨烯薄片分散中生产LC相。经过1分钟的高剪切搅拌，得到的LC相粘度高于常规磁力搅拌得到的LC相。石墨烯纤维是通过湿纺丝和随后的氧化石墨烯LCs的化学还原得到的，获得了改善的机械和电气性能。由于石墨烯lc及其后续石墨烯纤维的高效生产，石墨烯纤维直接用作柔性和可穿戴温度传感器的热敏电阻。该光纤热敏电阻的高温电阻系数为- 0.21±0.01% /°C，线性度高，相关系数为0.999，时间常数低，为0.33±0.07 s，重复性好。因此，这项研究证明了高剪切混合的潜力，可以快速制造用于可穿戴设备的石墨烯纤维，包括智能纺织品、软机器人和柔性医疗设备。
图1. 高剪切混频器制备氧化石墨烯纤维示意图。(a)高剪切混合器，由定子和转子之间有小间隙组成。(b)湿纺丝装置，由带喷丝器的注射泵、旋转冷凝、红外灯和旋转收集鼓组成。
图2. 氧化石墨烯薄片的结构和化学特性。(a)放置在二氧化硅衬底上的氧化石墨烯薄片的SEM图像。(b)氧化石墨烯薄片的原子力显微镜图像。(c)氧化石墨烯薄片沿(a)、(d)拉曼（Raman）、(e) XRD、(f)氧化石墨烯粉末XPS C1s谱线的谱线轮廓。
图3.使用GO LC涂料。（a–f）通过（a–c）磁搅拌和（d–f）高剪切混合获得的GO LC涂料的数字照片。将瓶子倒置，检查每种情况下的粘度状态。（g） 粘度是每个样品剪切速率的函数。
图4. 使用（a，d）S1200×12h、（b，e）M1200×10m和（c，f）M8000×1m掺杂制备的rGO纤维的（a–c）横截面和（d–f）表面形貌的SEM图像。
图5. 还原氧化石墨烯纤维的结构和化学特性：(a)纤维的拉曼光谱和(b)纤维的XRD光谱。（c – e）使用(C) S1200 × 12h, (d) M1200 × 10m, (e) M8000 × 1m的氧化石墨烯LC掺杂制备的光纤的XPS C1s光谱。
图6.通过磁搅拌和高剪切混合制备的GO-LC掺杂rGO纤维的力学和电学性能：（a）代表应力-应变曲线，（b）拉伸强度，（c）韧性，以及（d）密度和电导率。
图7. 使用rGO纤维的柔性纤维形热敏电阻。（a） S1200×12h和M8000×1m光纤的相对电阻随温度的变化。插图显示了纤维热敏电阻的灵活性。（b） 采用M8000×1m制作的rGO光纤热敏电阻的循环电阻响应。（c） 在35°c与热源周期性接触期间热敏电阻的相对电阻变化。（d） 根据（c）中的电阻响应估算的时间常数。
相关研究成果由成均馆大学Ji Won Suk课题组2024年发表在ACS Applied Nano Materials(链接：https://doi.org/10.1021/acsanm.4c04725)上。
原文：Rapid Fabrication of Graphene Fibers and Fiber-Based Thermistors for Wearable Devices
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