A medida que la industria de la fibra química busca la transformación de alto rendimiento y multifuncional, los materiales 3D huecos de fibra de grafeno se han convertido en una fuerza clave para romper las limitaciones de las fibras químicas tradicionales con su estructura única y excelente rendimiento. No solo inyectan vitalidad tecnológica en la industria, sino que también amplían los límites de aplicación. Su valor y proceso de producción merecen una discusión en profundidad.

los materiales 3D huecos de fibra de grafeno rompieron primero el cuello de botella de rendimiento de las fibras químicas tradicionales. Aunque las fibras químicas tradicionales como el poliéster y el nailon son de bajo costo, tienen problemas como la resistencia insuficiente y la mala resistencia a la intemperie, lo que dificulta satisfacer las necesidades de los campos de alta gama. Cuando la alta resistencia y la alta conductividad del grafeno se combinan con la ligereza y la alta transpirabilidad de la estructura 3D hueca, la resistencia a la tracción del material es más de un 30% superior a la de las fibras químicas ordinarias. También tiene una excelente conductividad térmica y resistencia a los rayos UV. Se puede utilizar directamente en ropa de exterior de alta gama, componentes ligeros aeroespaciales y otros escenarios, llenando el vacío en el campo de alto rendimiento de los materiales de fibra química.

En segundo lugar, este material promueve la actualización funcional de la industria de la fibra química. Las fibras químicas tradicionales tienen funciones únicas y se limitan principalmente al campo de los tejidos textiles. Sin embargo, los materiales 3D huecos de fibra de grafeno pueden desarrollar productos funcionales como apósitos antibacterianos médicos y materiales de filtro de agua en virtud de las propiedades de adsorción de la estructura hueca y las propiedades antibacterianas del grafeno. Por ejemplo, sus canales huecos pueden absorber eficientemente los contaminantes en el agua, con una eficiencia de filtración de más del 95%, y las propiedades antibacterianas del grafeno pueden inhibir el crecimiento de bacterias, proporcionando posibilidades para aplicaciones intersectoriales como la protección ambiental y el tratamiento médico, y ampliando el territorio del mercado de la industria de la fibra química.

los materiales 3D huecos de fibra de grafeno también satisfacen las necesidades de bajas emisiones de carbono de la industria. En su proceso de producción, los polímeros biodegradables se pueden utilizar como matriz, con una baja dosis de nanohojas de grafeno (solo la adición de 0.5%-1% puede lograr un salto de rendimiento), reduciendo el consumo de recursos; al mismo tiempo, la estructura hueca reduce la densidad del material en un 40%, lo que puede reducir el uso de tintes y aditivos en el procesamiento posterior, ayudando a la industria de la fibra química a lograr el objetivo de "doble carbono" y promoviendo la transformación de la industria hacia lo verde.

la preparación del material requiere cuatro pasos clave. El primer paso es la preparación de las materias primas. Las nanohojas de grafeno se dispersan uniformemente en el líquido de hilado de poliéster o poliamida mediante tecnología de dispersión ultrasónica. La concentración de dispersión y el tamaño de partícula se controlan para asegurar una distribución uniforme del grafeno, que es la base para asegurar el rendimiento del material. El segundo paso es el hilado compuesto. Se utiliza una hilera hueca para hilar en el equipo de hilado por fusión. Ajustando la abertura de la hilera (generalmente 0.1-0.3mm) y la temperatura de hilado (260-280℃), las fibras hiladas forman una estructura hueca, y el dispositivo de tracción se utiliza para controlar el estiramiento de la fibra varias veces (generalmente 3-5 veces) para mejorar la resistencia de la fibra; el tercer paso es el procesamiento de formación 3D, donde las fibras huecas hiladas se tejen en 3D a través de una máquina de trenzado. Para la estructura tridimensional, la densidad de tejido se ajusta de acuerdo con los requisitos de la aplicación. Por ejemplo, se utiliza un tejido suelto cuando se utiliza para materiales de filtro, y un tejido denso se utiliza para piezas estructurales. El último paso es el post-procesamiento y las pruebas. El material moldeado en 3D se fija con calor (temperatura 120-150°C) para estabilizar la estructura, y luego la huequedad se detecta mediante un microscopio electrónico y las propiedades mecánicas se prueban mediante una máquina de ensayo de tracción para asegurar que el producto cumple con los estándares de la industria.

Hoy en día, los materiales 3D huecos de fibra de grafeno han surgido en muchos campos. Con la optimización continua de los procesos de producción y la reducción de costos, promoverá aún más la transformación de la industria de la fibra química de la "fabricación básica" a la "fabricación inteligente de alta gama" y se convertirá en la fuerza impulsora central para el desarrollo de alta calidad de la industria.