摘要：石墨烯功能面料賦予紡織品優(yōu)良的性能，本文簡(jiǎn)介了石墨烯功能面料的市場(chǎng)及其應(yīng)用前景，簡(jiǎn)述了目前石墨烯需要解決的問(wèn)題。主要對(duì)石墨烯面料的抗菌性、保暖性、防靜電性、抗紫外線、遠(yuǎn)紅外輻射升溫等性能進(jìn)行了介紹并與傳統(tǒng)紡織品進(jìn)行了對(duì)比，突出石墨烯面料的特殊性能。今后，石墨烯紡織品將打破傳統(tǒng)紡織品市場(chǎng)同質(zhì)化現(xiàn)象，成為高端紡織品的引領(lǐng)者。
1.什么是石墨烯
石墨烯(Graphene)是一種以sp2雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的新材料 。石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是一種未來(lái)革命性的材料。
2.石墨烯功能面料的市場(chǎng)及應(yīng)用前景
利用石墨烯研制功能性面料已成為研究的熱點(diǎn)，但目前市面上的石墨烯紡織品仍然較少。這種現(xiàn)象的原因主要是兩個(gè)方面：首先，作為新材料的石墨烯，它的價(jià)格比較昂貴，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較其他材料高，此外石墨烯生產(chǎn)方法也不是一般工廠能夠生產(chǎn)的；其次，一般企業(yè)認(rèn)為石墨烯過(guò)于高端，對(duì)于普通群眾來(lái)說(shuō)望之莫及。就目前而言，石墨烯通過(guò)種種方法與各類織物結(jié)合，這種石墨烯面料比傳統(tǒng)布料更加舒適且性能優(yōu)異。目前無(wú)論是從國(guó)內(nèi)外的市場(chǎng)前景分析，石墨烯功能面料在抗菌、遠(yuǎn)紅外輻射升溫、防紫外等方面應(yīng)用廣闊，并且石墨烯本身無(wú)毒無(wú)害，符合綠色發(fā)展理念。不同類型的紡織品可以利用石墨烯的不同的功能性質(zhì)，這樣就可以拓展石墨烯功能面料在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。越來(lái)越多的石墨烯紡織品將陸續(xù)出現(xiàn)在市場(chǎng)上，并逐步被人們接受。石墨烯功能面料會(huì)引領(lǐng)高端紡織新材料發(fā)展應(yīng)用趨勢(shì)。
3.石墨烯在紡織品中的應(yīng)用性能
3.1石墨烯面料抗菌性
隨著人們生活水平的提高，現(xiàn)代人的健康理念也相應(yīng)提高，隔絕細(xì)菌和真菌的侵?jǐn)_，抗菌類紡織品應(yīng)運(yùn)而生。
傳統(tǒng)的紡織品在日常穿著中會(huì)因皮屑、汗?jié)n等微環(huán)境而滋生微生物，嚴(yán)重會(huì)造成疾病的傳播，因此紡織領(lǐng)域中抗菌材料必不可少。而現(xiàn)在市場(chǎng)上無(wú)機(jī)系抗菌劑因抗菌性及持效性良好、無(wú)毒無(wú)污染等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于抗菌面料中。石墨烯的發(fā)現(xiàn)拓寬了抗菌劑的新領(lǐng)域。研究表明石墨烯及其衍生物抗菌性和生物相容性優(yōu)異，抗菌活性物質(zhì)體也可在其表面附著。
目前，在眾多石墨烯衍生物中氧化石墨烯是研究應(yīng)用最多的抗菌抗病毒材料。其在抗菌領(lǐng)域不會(huì)引起抗藥性，對(duì)環(huán)境也不會(huì)造成污染。石墨烯、氧化石墨烯具有優(yōu)異的抗菌性能，細(xì)胞毒性為0級(jí)，可與皮膚直接接觸。
目前石墨烯抑菌特性可以應(yīng)用到襪子、內(nèi)衣褲、床上用品等與人體密切接觸一系列紡織產(chǎn)品，雖然國(guó)內(nèi)石墨烯抗菌市場(chǎng)不夠成熟，但是石墨烯抗菌應(yīng)用的市場(chǎng)潛力和消費(fèi)者接受度巨大。對(duì)比市場(chǎng)上其他的抑菌纖維紡織應(yīng)用，石墨烯纖維是有極大的優(yōu)勢(shì)。
3.2石墨烯面料的保暖性
石墨烯面料的保暖效果其實(shí)利用的是石墨烯遠(yuǎn)紅升溫。紅外線是位于可見(jiàn)光和微波之間的電磁波，0.76微米~1000微米波長(zhǎng)區(qū)域的電磁波叫紅外線。其中，波長(zhǎng)2.5為你~1000為你的電磁波被稱為遠(yuǎn)紅外線，其可提供微弱能量供人體細(xì)胞運(yùn)作利用。
遠(yuǎn)紅外線由波長(zhǎng)較長(zhǎng)，能量相對(duì)較低，使用時(shí)較少燙傷危害，所以人們更喜歡研究和利用。外紅外線具有“改善微循環(huán)系統(tǒng)”、“促進(jìn)新陳代謝”等作用，深受人們的青睞。研究發(fā)現(xiàn)石墨烯能吸收和輻射高達(dá)40%的紅外線，在同等光源的照射下該面料可以迅速升高溫度，此外還具有遠(yuǎn)紅外發(fā)射低溫敏感性，在低溫情況下可發(fā)射紅外波，對(duì)人體產(chǎn)生強(qiáng)大的遠(yuǎn)紅外功能。
石墨烯面料的保暖性在保暖內(nèi)衣的應(yīng)用上比較廣泛。因?yàn)槭┎牧现鲃?dòng)產(chǎn)熱式保暖較普通材料消極保暖，效果更加明顯。且石墨烯材料應(yīng)用于女性保暖內(nèi)衣具有日常保暖和健康理療的雙重功效，是保暖材料中的最佳選擇。
3.3石墨烯面料的抗靜電性
靜電是一種普通的物理現(xiàn)象，在日常生活中廣泛存在。然而，靜電的作用力、放電和感應(yīng)現(xiàn)象引起了十分嚴(yán)重的危害，給人們生活帶來(lái)負(fù)面影響。
靜電對(duì)人體的危害可能引起心率異常、心臟早搏、聚集灰塵中的細(xì)菌影響人體健康，產(chǎn)生皮膚病，持續(xù)靜電會(huì)產(chǎn)生心情煩躁不安、頭暈胸悶和喉鼻不適等。為了讓人們生活更加健康，研發(fā)靜電材料很重要。
在紡織領(lǐng)域，大部分化纖具有高比電阻、高絕緣性。當(dāng)空氣干燥的時(shí)候，化纖織物在穿著或使用過(guò)程中因摩擦產(chǎn)生靜電，會(huì)吸附灰塵、毛發(fā)等輕質(zhì)物，也會(huì)降低服飾穿著的舒適度。石墨烯電學(xué)性能優(yōu)異，其在防靜電領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用與研究。
石墨烯覆蓋在織物表面，織物的靜電現(xiàn)象得以改善。根據(jù)杜敏芝等研究用納米石墨烯和水溶性聚氨酯復(fù)合混配得到均勻穩(wěn)定的防靜電功能整理劑后，采用軋——烘——焙工藝整理滌棉織物，獲得的織物具有良好的防靜電功能，其透氣性，機(jī)械強(qiáng)力，織物防靜電持久性能的測(cè)試都是適合商用紡織品服裝的標(biāo)準(zhǔn)。一些特殊場(chǎng)合需要靜電防護(hù)的，也可以用石墨烯防靜面料制成相應(yīng)防護(hù)服。
3.4石墨烯面料抗紫外線
紫外線是陽(yáng)光中波長(zhǎng)為400~10納米的光線，可以分為UVA、UVB、UVC、EUV4種。其中UVA的致癌性最強(qiáng)，曬紅及曬傷作用是UVB的1000倍。UVC則一般會(huì)被臭氧層阻隔。紫外線照射會(huì)讓皮膚產(chǎn)生大量自由基，導(dǎo)致細(xì)胞膜的過(guò)氧化反應(yīng)，使黑色素細(xì)胞產(chǎn)生更多的黑色素，并往上分布到表皮角質(zhì)層、造成黑色斑點(diǎn)的最大元兇。雖然紫外線照射人體時(shí)，能促進(jìn)人體合成維生素D， 以防止患佝僂病，還具有殺菌作用，但過(guò)強(qiáng)的紫外線會(huì)傷害人體，應(yīng)注意防護(hù)。
常規(guī)棉織物對(duì)紫外線的防護(hù)能力較差，太陽(yáng)光的紫外輻射會(huì)導(dǎo)致織物老化，機(jī)械強(qiáng)度降低，而且對(duì)人體其不到防護(hù)作用。石墨烯面料具有抗紫外性能，降低織物老化性，抵抗較強(qiáng)的紫外線，對(duì)人體進(jìn)行保護(hù)。
3.5其他性能
電磁屏蔽性。通訊技術(shù)飛速發(fā)展的同時(shí)，也帶來(lái)了磁污染。強(qiáng)電磁輻射不僅對(duì)人類身體健康和安全生產(chǎn)產(chǎn)生影響，而且給軍事、民用設(shè)施帶來(lái)不可小闕的問(wèn)題。氧化石墨烯與輕質(zhì)的棉織物結(jié)合，制出來(lái)的織物屏蔽性能高。石墨烯制備具有電磁屏蔽性能的織物，可以滿足商用級(jí)應(yīng)用。
隔熱、阻燃性。傳統(tǒng)紡織品的阻燃性能很差，容易點(diǎn)燃，放出濃煙。滌棉織物經(jīng)功能改性后，氧化石墨烯和磷酸酯類阻燃劑在表面形成了均勻的膜狀物質(zhì)，賦予了滌棉織物阻燃功能。利用其阻燃性，把它應(yīng)用于涂層消防服，能夠最大限度地保護(hù)消防員的性命安全導(dǎo)電性。傳統(tǒng)的紡織品因具有絕緣特質(zhì)，導(dǎo)電性能差。導(dǎo)電性能良好的石墨烯結(jié)合在紡織品尚就可獲得具有導(dǎo)電性能的紡織品，可應(yīng)用于柔性可穿戴電子器件、智能服裝等此外根據(jù)其性質(zhì)，還研發(fā)出疏水紡織品，儲(chǔ)能紡織品，光催化紡織品。
4.結(jié)束語(yǔ)
石墨烯的種種性能在紡織上的應(yīng)用，可用于戶外用品、專業(yè)運(yùn)動(dòng)服、特殊職業(yè)工裝等領(lǐng)域。石墨烯作為21世紀(jì)最具有潛力的納米材料，它具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物遺傳等方面具有重要的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是一種未來(lái)革命性的材料。將石墨烯的性能引入纖維紡織領(lǐng)域賦予了織物不同的功能，他的應(yīng)用前景不容小覷，越來(lái)越多的專家對(duì)其進(jìn)行研究，因此對(duì)石墨烯功能面料深入探索具有重大的意義。