成果简介
具有迷人功能和机械强度的高性能石墨烯纤维有望广泛应用。然而，由于氧化石墨烯（GO）涂料的凝胶强度不足以及可能的结构缺陷，仍需要可靠的方法来确保高取向纤维的快速湿纺。本文，北京化工大学张好斌团队在《Carbon》期刊发表名为“Silk fibroin reinforced graphene fibers with outstanding electrical conductivity and mechanical strength”的论文，研究通通过用丝素蛋白（SF）调节痕量羰基GO分散体的流变性和可纺性来制造高导电性和强石墨烯纤维。
两亲性SF可以与GO形成氢键和π-π相互作用，并显著提高纺丝掺合物的凝胶强度，使GO/SF（GS）纤维在大拉比（DR）下的构象调整和片材排列以及性能增强。化学还原后，高度定向和堆叠的结构赋予纤维938.6MPa的优异拉伸强度和1501.7S cm-1的高电导率。甚至，电导率可以进一步增加到2700.7S cm-1，这是化学还原GO纤维的高值之一。因此，这项工作提供了一种很有前途的方法来生产坚固、灵活和坚固的石墨烯纤维，用于多功能织物、能量转换和健康保护领域的多用途应用。
图文导读
图1.坚固导电的rGS纤维的制备示意图
图2. GO、GS纤维及其还原衍生物的XRD图谱和拉曼光谱。
图3.（a） GO和GS-2光纤的SEM图像和2D SAXS模式。（b） 二维蜡模式及其 （c） FWHM 曲线。（d）GO纤维和GS纤维的应力-应变曲线，以及（e）不同SF含量下的拉伸强度和弹性模量
图4.（a） 还原纤维在30°C 1.5 h时的拉伸强度和电导率比较。（b） rGO和rGS-2纤维的应力-应变曲线。（c）rGS-2纤维在30°C下1.5小时（紧密）和2.0小时（蓬松）的横截面SEM图像。（d）rGS纤维的导电性和拉伸强度的比较。
图5、坚固导电的rGS纤维的应用图示
小结
综上所述，建立了一种界面增强策略，通过合理调节SF分子痕量羰基GO原液的流变性能和可纺性来制备坚固导电的石墨烯纤维。SF与GO的强粘合相互作用增强了纺丝涂料的片与片之间的相互作用，增强了凝胶强度。且提供了一种简单、有效和经济的方法来生产坚固、灵活和坚固的石墨烯纤维，用于多功能织物、EMI 屏蔽、能量转换和健康保护领域的多功能应用。
文献：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2022.12.002
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