Mentre l'industria delle fibre chimiche persegue la trasformazione ad alte prestazioni e multifunzionale, i materiali 3D cavi in fibra di grafene sono diventati una forza chiave per superare i limiti delle fibre chimiche tradizionali con la loro struttura unica e le eccellenti prestazioni. Non solo iniettano vitalità tecnologica nell'industria, ma espandono anche i confini applicativi. Il suo valore e il processo di produzione meritano un'approfondita discussione.

i materiali 3D cavi in fibra di grafene hanno innanzitutto superato il collo di bottiglia delle prestazioni delle fibre chimiche tradizionali. Sebbene le fibre chimiche tradizionali come il poliestere e il nylon siano a basso costo, presentano problemi come resistenza insufficiente e scarsa resistenza agli agenti atmosferici, rendendo difficile soddisfare le esigenze dei settori di fascia alta. Quando l'elevata resistenza e l'elevata conduttività del grafene sono combinate con la leggerezza e l'elevata traspirabilità della struttura 3D cava, la resistenza alla trazione del materiale è superiore a 30% rispetto a quella delle fibre chimiche ordinarie. Ha anche un'eccellente conducibilità termica e resistenza ai raggi UV. Può essere utilizzato direttamente in abbigliamento outdoor di fascia alta, componenti leggeri aerospaziali e altri scenari, colmando il divario nel campo ad alte prestazioni dei materiali in fibra chimica.

In secondo luogo, questo materiale promuove l'aggiornamento funzionale dell'industria delle fibre chimiche. Le fibre chimiche tradizionali hanno funzioni singole e sono per lo più limitate al campo dei tessuti tessili. Tuttavia, i materiali 3D cavi in fibra di grafene possono sviluppare prodotti funzionali come medicazioni antibatteriche mediche e materiali filtranti per l'acqua in virtù delle proprietà di adsorbimento della struttura cava e delle proprietà antibatteriche del grafene. Ad esempio, i suoi canali cavi possono assorbire efficacemente gli inquinanti nell'acqua, con un'efficienza di filtrazione superiore a 95%, e le proprietà antibatteriche del grafene possono inibire la crescita dei batteri, offrendo possibilità per applicazioni intersettoriali come la protezione ambientale e le cure mediche, e ampliando il territorio di mercato dell'industria delle fibre chimiche.

i materiali 3D cavi in fibra di grafene soddisfano anche le esigenze a basse emissioni di carbonio dell'industria. Nel suo processo di produzione, i polimeri biodegradabili possono essere utilizzati come matrice, con un basso dosaggio di nanosheets di grafene (solo 0,5%-1% l'aggiunta può ottenere un salto di prestazioni), riducendo il consumo di risorse; allo stesso tempo, la struttura cava riduce la densità del materiale del 40%, che può ridurre l'uso di coloranti e additivi nella successiva lavorazione, aiutando l'industria delle fibre chimiche a raggiungere l'obiettivo "doppio carbonio" e promuovendo la trasformazione dell'industria verso il verde.

la preparazione del materiale richiede quattro passaggi chiave. Il primo passo è la preparazione delle materie prime. I nanosheets di grafene vengono dispersi uniformemente nel liquido di filatura di poliestere o poliammide attraverso la tecnologia di dispersione ultrasonica. La concentrazione di dispersione e le dimensioni delle particelle sono controllate per garantire una distribuzione uniforme del grafene, che è la base per garantire le prestazioni del materiale. Il secondo passo è la filatura composita. Un'ugello cavo viene utilizzato per la filatura nell'apparecchiatura di filatura a fusione. Regolando il diametro dell'ugello (di solito 0,1-0,3 mm) e la temperatura di filatura (260-280℃), le fibre filate formano una struttura cava e il dispositivo di trazione viene utilizzato per controllare il multiplo di allungamento della fibra (di solito 3-5 volte) per migliorare la resistenza della fibra; il terzo passo è la lavorazione di formatura 3D, in cui le fibre cave filate vengono intrecciate in 3D attraverso una macchina per treccia Per la struttura tridimensionale, la densità di tessitura viene regolata in base alle esigenze applicative. Ad esempio, la tessitura sciolta viene utilizzata quando viene utilizzata per materiali filtranti e la tessitura fitta viene utilizzata per parti strutturali. L'ultimo passo è la post-elaborazione e il test. Il materiale stampato in 3D viene termoindurito (temperatura 120-150°C) per stabilizzare la struttura, quindi la cavità viene rilevata da un microscopio elettronico e le proprietà meccaniche vengono testate da una macchina di prova a trazione per garantire che il prodotto soddisfi gli standard del settore.

Oggi, i materiali 3D cavi in fibra di grafene sono emersi in molti campi. Con la continua ottimizzazione dei processi di produzione e la riduzione dei costi, promuoverà ulteriormente la trasformazione dell'industria delle fibre chimiche da "produzione di base" a "produzione intelligente di fascia alta" e diventerà la forza trainante principale per lo sviluppo di alta qualità dell'industria.