邁向創新及科技發展(九):石墨烯(上)

◆ 石墨烯概念圖。
◆ 石墨烯概念圖。

  作為現今最具顛覆性的「新材料之王」:石墨烯(Graphene)是全球科技界新材料的重點開發之一。

  應用於高端紡織品

  石墨烯特性除高導熱性、導電性、彈性、柔韌性、硬度外,其強度大約是鋼的100倍,質地超薄超輕,具抗菌、抗臭、吸濕透氣、防紫外線、防輻射、抗靜電、阻燃、低溫遠紅外功能等。

  石墨烯基紡織品

  石墨烯的製造方法包括機械剝離法;外延生長法;化學氣相沉澱法;氧化石墨還原法等,利用石墨烯來生產石墨烯基紡織品可分為石墨烯複合紡織品和純石墨烯紡織品兩種,目前以石墨烯複合紡織品居多,以下介紹其製備方法:

  浸漬法:將紡織品直接放於石墨烯或氧化石墨烯的分散均勻液中。由於石墨烯表面不含電荷,在水中易團聚和沉澱,往往需要藉助分散劑例如N-甲基吡咯烷酮和表面活性劑如重氮鹽、鹼還原劑等進行製備。

  層層自組裝:利用共價鍵組裝、靜電吸附、氫鍵和電荷轉移等作用形式製備多層法的石墨烯複合紡織品;

  噴塗法:將石墨烯或石墨烯與其他聚合物均勻分散液,使用噴塗系統將石墨烯/聚合物混合溶液噴塗到紡織品表面,再經過還原可製得石墨烯複合紡織品;

  電泳沉積法:利用氧化石墨烯用作製備石墨烯的前驅體,易於製備石墨烯懸浮液,再加電場使石墨烯懸浮液產生電泳,帶負電的氧化石墨烯受電場力驅使朝着陽極移向,另一方面,如棉織物利用聚乙烯亞胺進行預處理,後附於沉積池陽極板上,氧化石墨烯在電場力的作用下不斷在陽極板上的棉織物表面沉積,之後利用熱壓法進行還原氧化石墨烯,來製備石墨烯複合棉織物;

  混合紡絲法:將石墨烯納米顆粒與纖維聚合物熔體或溶液直接混合,然後經過濕紡、靜電紡或者熔體紡拉絲製成石墨烯共混纖維,此法加工溫度低、生產速度快,適用於工業生產。

  至於利用石墨烯開發嶄新紡織產品,在下期再介紹。

  香港紡織商會榮譽顧問何繼超博士