青岛大学曲丽君教授课题组：电泳沉积法石墨烯改性聚酰胺织物制备及性能研究
石墨烯（graphene），拥有众多优异物理性能，近年来在纺织材料领域得到越来越多的关注。由于石墨烯没有活泼基团，难以与普通织物直接结合，因此常利用氧化石墨烯（graphene oxide，GO）作为前驱体，通过各种后整理（如浸渍、自组装等）方法与普通织物复合，然后通过化学/物理方法将GO还原成还原氧化石墨稀（reduced graphene oxide，rGO），将石墨烯的性能赋予普通织物，以制备石墨烯复合纺织品。然而，这些方法需要织物本身具有良好的亲水性，才能达到理想的整理效果。聚酰胺织物（即聚酰胺织物，PA），又称锦纶，是一种不亲水的化纤织物，聚酰胺除了分子链的端羟基外，没有任何的亲水基团，很难通过常规后整理技术对其改性。因此，如何将石墨烯的优性能赋予聚酰胺等疏水织物，成为制备石墨烯改性复合织物的一个关键问题。
电泳沉积（electrophoretic deposition，EPD），简称为电泳，是指在外加直流电场的作用下，悬浊液中的带电胶体粒子沉积到电极的过程。与传统的后整理方法相比，EPD技术有着十分明显的优势。首先，EPD是通过直流电压产生的电场来驱动液体中的带电粒子运动，这就决定了这种方法比普通表面处理方法的效率要高得多；第二，在直流电场中，被驱动的带电微粒是根据其电性而在均匀稳定地电场中作定向运动，因此EPD的接枝更加均匀；另外，EPD的极板的形状会直接影响织物接枝的区域，通过改变极板的形状可以根据需要得到丰富的沉积形状（图案）；最后，通过设定EPD的电压、时间和极板间的距离可以精确控制沉积材料层的厚度。
图1 电泳原理示意图
近日，曲丽君教授团队采用电泳沉积这种传统的陶瓷涂层技术，成功地将石墨烯施加在聚酰胺织物表面，成功地制备了聚酰胺/石墨烯导电织物。
图2 聚酰胺/石墨烯导电织物制备流程
据报道，该织物可以在低电压（15 V）下保持在理想的电热温度范围（30~50 ℃），基于织物的柔性和石墨烯良好电热效果，该织物可作为促进局部血液循环的柔性加热器用于人体热理疗。
改性织物还具有灵敏的弯曲-电阻响应。传感测试发现该织物的标准电阻可以达到1.3，能够敏感、准确地感知变形；多周期（>1000个循环）弯曲传感实验发现，织物的标准电阻在-0.1到1.3范围内浮动，具有良好的循环稳定性，可用作传感器来监测人体关节活动。
图3 改性织物（a）温升曲线；（b）食指加热红外成像图；（c）弯曲传感测试（5次）；（d）循环稳定性测试
据介绍，这种改性聚酰胺织物还具有优异的紫外防护性能（UPF > 500, UVA < 0.04%）、导热性（导热系数：0.521 W/m∙K）和一定的疏水性，这为其在更复杂的环境中使用提供了保障。
研究生赵洪涛与田明伟副教授为共同第一作者，青岛大学曲丽君教授为该论文的通讯作者。该研究得到国家自然科学基金的资助和支持。
论文链接：
https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10853-018-2230-7
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