[發明專利]一種石墨烯基中空纖維的智能制備方法

有效

• 申請號: 201611121245.5
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106637514B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 張繼中
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: D01F9/12
• 分類號: D01F9/12;D01F1/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種石墨烯基中空纖維的智能制備方法，首次將在環境條件改變時可以可逆發生體積改變的智能材料與一維材料模板結合以形成復合一維材料模板用于制備石墨烯基中空纖維，即在智能材料處于體積膨脹時表面涂布石墨烯基材料，而在隨后智能材料處于體積收縮時分離智能材料包覆的復合一維材料模板及石墨烯基材料層，隨后取走復合一維材料模板或者取出石墨烯基中空纖維即可獲得石墨烯基中空纖維，而取走的復合一維材料模板可以再次通過控制其表面智能材料處于體積膨脹狀態而重復涂布石墨烯基材料以重復制備石墨烯基中空纖維。該方法具有方便、廉價、環保、高效的特點，因此有助于石墨烯基中空纖維的進一步推廣應用。

技術領域

本發明屬于材料領域，涉及一種石墨烯基中空纖維的智能制備方法。

背景技術

石墨烯是一種導電材料，其優異的力學性質(楊氏模量高達1.0TPa)、電學性質(電子遷移率高達10⁶cm².v^-1s^-1)、熱學性質(熱導系數高達5000w.m^-1.k^-1)、光學性質(單層石墨烯的可見光吸收僅有2.3％和優異的鎖模特性)，超大的理論比表面積(2630m².g^-1)及單片層結構賦予其獨特的化學和電化學活性使得石墨烯在電子、信息、能源、材料和生物醫藥等領域具有重大的應用前景。由石墨烯構建的石墨烯中空纖維在保持石墨烯固有特性的基礎上還具有良好的柔韌性，較高的表面積，因而在包括電極材料、儲能材料、催化材料等領域有著潛在應用價值并受到人們的高度關注。目前人們主要開發了以銅線上沉積石墨烯然后犧牲銅線法及還原氧化石墨烯通過同軸紡絲法制備石墨烯中空纖維，然而這兩種方法存在的犧牲法價格昂貴及同軸紡絲法因為需要氧化石墨烯與凝固材料結合產生較大的體積變化而表面較為粗糙的問題，因此迫切需要開發新的石墨烯中空纖維的技術。本申請首次在國際上提出基于一維材料模板表面固定智能材料層形成表面包覆智能材料層的一維材料模板后再在智能材料體積膨脹條件下在其表面涂布石墨烯基材料層形成復合一維材料，然后在智能材料體積收縮條件下分離一維材料模板及石墨烯基殼層并將一維材料模板取走或者取出石墨烯基殼層而獲得石墨烯基中空纖維。該技術利用智能材料環境條件變化會可逆導致體積變化的特點結合石墨烯基材料環境條件變化時體積變化小的特點，用以可逆結合及分離石墨烯基材料從而制備石墨烯基中空纖維具有方便、廉價、環保、高效的特點，因此有助于石墨烯基中空纖維的進一步發展和應用。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種石墨烯基中空纖維的智能制備方法，該方法具有方便、廉價、環保、高效的特點，因此有助于石墨烯基中空纖維的進一步發展和應用。

技術方案：本發明的一種石墨烯基中空纖維的智能制備方法是：首先制備石墨烯基材料溶液，然后選取智能材料及一維材料模板，隨后將智能材料固定在一維材料模板表面以形成復合一維材料模板，然后將所述石墨烯基材料溶液涂布在智能材料處于體積膨脹狀態下的復合一維材料模板表面，隨后改變環境條件使得智能材料處于體積收縮狀態而與石墨烯基材料層分離，然后將一維材料模板取走或者取出石墨烯基殼層而獲得石墨烯基中空纖維。

其中：

所述石墨烯基材料是指石墨烯及其衍生物。

所述智能材料是在環境條件改變時可逆發生體積改變的材料。

所述環境條件是指環境溫度或者環境PH值。

所述智能材料是溫度敏感材料或PH敏感材料。

所述一維材料模板是指纖維或者管材。

所述溶液涂布是指將通過浸涂或者噴涂而將選定材料涂布至選定一維材料模板表面并隨后干燥。

所述將智能材料固定在一維材料模板表面是指通過智能材料與一維材料模板間的物理吸附或者化學作用而將智能材料固定在一維材料模板表面。