成果简介
随着可穿戴电子纺织品的迅速发展，柔性和可编织聚合物导电纤维受到了研究人员前所未有的关注。然而，这些设备的实际应用受到其低导电性和次优机械性能的阻碍。本文，东华大学朱美芳院士团队在《Chem. Mater.》期刊发表名为“Organic–Inorganic Hybrid Conductive Network to Enhance the Electrical Conductivity of Graphene-Hybridized Polymeric Fibers”的论文，研究展示了一种有机-无机混合策略，使用工业湿纺方法在低GnP负载下在聚合物纤维 (CPF) 中构建导电网络。湿纺的导电性和可纺性石墨烯-系统地研究了混合聚乙烯醇 (PVA/GnP) 纤维。还加入了辅助添加剂聚 (3,4-乙烯二氧噻吩):聚 (苯乙烯磺酸盐) (PEDOT:PSS)，用于制备新杂交的PVA/GnP/PEDOT:PSS（表示为 PVA/GnP/S）纤维。此外，以协同增强其电导率（33.6 S/m）为特征的混合协同效应也得到了很好的证明。同时，即使在随后的加捻和编织成导电织物后，这种类型的混合纤维仍保持其优异的机械性能（4.82 cN/dtex，16.2% 应变）。作为电子传输载体，这种纤维可广泛应用于可穿戴电子产品。
图文导读
图1. (a) PVA/GnP 复合材料的制造工艺示意图，(b) 由不同负载量的 GnP 纳米填料构建的聚合物基质内的导电网络示意图，(c) 不同 GnP 负载量的 PVA/GnP 薄膜（黑线）和纤维（红线）的电导率。(d) Log σ 与 log (ϕ – ϕ c) 高于 PVA/GnP 复合体系中的渗流浓度φc。(e) PVA/GnP 薄膜和 (f) 具有 3 wt% GnP 负载的 PVA/GnP 纤维的TEM图像。
图2. PVA/GnP纤维的制备及其凝聚态的结构演变
图3. PVA/GnP m /S n纤维的有机-无机协同混合网络设计示意图
图4. 获得的PVA/GnP 2.5 /Sn纤维的特性
图 5. (a) PVA/GnP m /S4纤维的照片。(b, c) PVA/GnP 2.5 /S 4的SEM图像以及 (b) 表面和 (c) 横截面视图。(d-f) PVA/GnP 2.5 /S 4纤维样品的偏光显微镜照片,(g) 通过在 40 V 下点亮 LED 来研究 PVA/GnP 2.5/S 4织物的导电性能。(h-j) PVA/GnP 的 TEM 研究2.5/S4纤维
小结
总之，本文引入了一种有机-无机混合策略，通过一步湿纺工艺将 GnP 和 PEDOT:PSS 结合到 PVA 基质中来制备高导电性混合纤维。成功获得了一种具有显着提高电导率的新型PVA/GnP m /S n杂化纤维。本研究中引入的有机-无机混合策略代表了一种协同方法，该方法受益于基于当前对聚合物基功能纤维的理解的精确混合概念。
文献：https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.1c02754
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