碳纳米管/石墨烯杂化纤维的制备、性能与应用进展

孙曈钊1,2,3, 蹇木强2, 张锦2,3 （1.宁夏大学化学化工学院, 省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室；2.北京石墨烯研究院；3.北京大学化学与分子工程学院, 材料科学与工程学院, 北京分子科学国家研究中心, 纳米化学研究中心）

摘要：因其独特的几何结构与成键方式, 碳纳米管和石墨烯展现出优异的力学、电学、热学、光学等特性, 为纳米材料新结构、新现象、新效应和新应用的探索提供了理想的材料平台. 碳纳米管和石墨烯可以组装成一维宏观纤维材料, 具有轻质、高强、高导电、高导热等性能, 为新一代高性能纤维的发展提供了思路. 将碳纳米管和石墨烯通过湿法纺丝法、薄膜卷绕法、水热组装法和化学气相沉积法等方法制备成碳纳米管/石墨烯杂化纤维, 通过精细的结构调控实现了碳纳米管/石墨烯材料微观尺度优异性能向宏观纤维的有效传递, 赋予了纤维轻质高强的特性, 为其在能量转化与存储器件、传感与致动器件、智能织物等领域的应用奠定了基础. 本文首先介绍了碳纳米管/石墨烯杂化纤维的制备方法和基本性能, 然后总结了纤维的功能/智能应用, 最后对碳纳米管/石墨烯杂化纤维的未来发展和挑战进行了展望.

关键词：碳纳米管, 石墨烯, 杂化纤维, 功能纤维, 智能织物