北理工曲良體/張志攀在《Adv.Mater》期刊:石墨烯基纖維:製備和應用的最新進展-綜述


北理工曲良體/張志攀在《Adv.Mater》期刊:石墨烯基纖維:製備和應用的最新進展-綜述

2021-02-25 材料分析與應用

由於簡單的設置和連續生產的潛力,溼法紡絲法是製備GBF最常用的方法,新型微流體噴絲頭和凝固浴有可能獲得具有超高機械和各向異性離子的GBFs。相比之下,加捻方法導致螺旋結構的GBF,具有大的拉伸性,這在柔性和可拉伸的裝置中是非常期望的。另外,通過廣泛使用的水熱法引入原子摻雜劑和活性材料(例如導電聚合物)的策略可以充分利用石墨烯納米片與這些活性組分之間的相互作用,以進一步使GBF用於各種應用。

圖2、a)用於夾層GO / PVA-藻酸鹽/ GO結構的纖維紡絲裝置。

b)顯示具有三通道噴絲頭的核 – 殼結構GBF的紡絲過程的圖示。

c)示意圖,顯示了用GO / NIPAM串聯的紡錘打結的藻酸鹽纖維結構的紡紗過程。

d)通過流動GO分散通過收縮通道,形成具有對齊的GO納米片的GBF到良好堆疊的管壁中。

e)通過流動GO分散通過收縮通道,然後突然擴展通道,形成具有垂直排列的GO納米片的GBF。比例尺:200μm(主圖像)和500μm(插圖)。

圖3、a)顯示製備用於CO 2捕獲的GO中空纖維膜的方案。

b)GO / PEDOT:PSS混合中空纖維形成的示意圖。

c)所得中空纖維末端的SEM圖像。

d)顯示固體纖維和中空纖維上的電荷分布的方案。

圖4、a)顯示用於製備螺旋GBF的溼度輔助的獨立條帶滾動方法的方案。

b)GBF電毛細吸管的方案。

c)基於扭曲的GBF的可穿戴加熱器的照片和紅外圖像。

d)將GO循環沉積到SWNT骨架上的方案和照片。

e)扭曲的20mm長GBF的SEM圖像。

2.1機械性能的提高

圖5、a)顯示通過使用生物啓發的強化策略製備石墨烯C纖維的方案。

b)具有貽貝結構的GBF結構的示意圖。經許可轉載。

c)摻雜金屬的GBF的電導率。

d)最近報導的GBF在機械強度和電導率方面的比較

2.2 電導率的增加:電率是GBF的另一個重要參數。

由於其輕質,高柔韌性,極高的SSA以及機械和電氣性能,GBF被認爲是電子和電學應用的理想選。基於GBF的SC和電池等儲能設備已被用於爲電子手錶,健康檢測器和顯示器供電。在本節中,簡要總結了纖維電池,SC和電化學傳感器的最新進展。此外,還介紹了具有多功能性的基於GBF的新型設備。

圖6、a)製備RGO /二氧化鈦雜化纖維作爲LIB的高效陽極的方案

b)具有自愈能力的准固態全纖維LIB的構造的示意圖。

c)照片顯示纖維LIB在直線,彎曲和打結狀態下的柔韌性。

d)用於LSB的RGO / CNT / S纖維的製備的圖示。

e)LSB組裝的示意圖。

f)由LSB供電4小時的發光二極體(LED)的照片。

g)LSB在彎曲和壓縮狀態下爲LED供電的照片。

圖7、a)在10到2000 VS -1的不同掃描速率下GBF SC的CV曲率。

b)輸入AC信號和整流脈動DC信號

c)由具有N摻雜GBF的SC供電的各種電子器件的照片。

d)由GO / PANI混合水凝膠製成的可拉伸SC的製造方案。

e)具有GBF的高度可拉伸(高達800%)SC的構造過程。

f)自我修復的可拉伸SC組裝的示意圖,其具有由PU覆蓋的具有自愈能力的彈簧狀GBF。

圖8、a,b)可攜式溼度傳感器,配備無線通信模塊,用於檢測呼吸的溼度。

c)用(a)中所示的傳感器實時檢測呼吸的溼度

d)RGO與WO 3,WO 3-RGO纖維和RGO纖維的刺 – 布結構的電阻轉變。

e)照片顯示GBF化學電阻器集成在手錶,眼鏡,Kimtech紙張和用於實時NO 2氣體檢測的信號傳輸模塊上。