石墨烯行业标准制定者

Standard setters for graphene industry

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石墨烯和碳纤维及两者的智能服饰之战

石墨烯智能发热服是这两年热度非常高的新兴行业,一直备受关注。我们中国是服装制造大国,也是产品需求大国,蕴藏了无限的发展潜能。可以预测,智能服装产业的顺利发展或将呈现一个千亿乃至万亿级的蓝海市场,2017年将成为智能服装的元年。其中以石墨烯纤维的应用和碳纤维之战最为激烈和备受关注。

石墨烯智能发热马甲

加热理疗,智能服装的破局点

 

近几年来,在互联网的打击下,大量传统服装企业开始走下坡路,如何在互联网浪潮中发挥自身优势,实现产业升级,在下一个五年中占领服装行业制高点,成为很多传统服装企业的战略性问题。随着众多智能穿戴设备市场的快速发展,近两年来,智能服装逐步开始走入大众生活,智能服装顺理成章的成为很多传统服装企业发力点,一大批具有前瞻性的传统服装制造企业、创新型科技公司纷纷联合高校、研发机构等对智能服装投入了大量研究。

 

区别于传统服装,智能服装实属一个跨界的产品,需要结合科技、电子、通信、互联网、医学、材料学、纺织工艺、服装设计、服装制造等多个行业技术。这其中,新材料的研发与应用无疑是推动智能服装产业发展的关键环节。在新材料方面,由于加热理疗的广大市场需求,以,石墨烯和碳纤维引领的带加热理疗功能的智能服装成为众多服装企业和科技类企业主攻的破局点。

石墨烯智能发热马甲发热示意

什么是石墨烯

 

我们首先来看看百度百科的解释:

 

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜,是一种只有一个原子层厚度的准二维材料,所以又叫做单原子层石墨。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法,薄膜生产方法为化学气相沉积法(CVD)。由于其十分良好的强度、柔韧、导电、导热、光学特性,在物理学、材料学、电子信息、计算机、航空航天等领域都得到了长足的发展。

石墨烯结构

作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,石墨烯被称为“黑金”,是“新材料之王”,科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。

 

由上面的解释可以看到,石墨烯的特性非常强,高强度、高韧性、超导电、超导热......,被称为“新材料之王”、“彻底改变21世纪”,这些都不为夸张。

 

什么是碳纤维

 

同样的,看看百度百科的解释:

 

碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。

碳纤维

碳纤维具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。

 

石墨烯纤维和碳纤维,谁更胜一筹?

 

相对于石墨烯,碳纤维的研究和使用有很长的历史,在市场应用方面也相对成熟,但其加工方式、结构、性能有很大的局限性。石墨烯自2004年被发现以来,由于其极强的易用性和可拓展性,在全球备受关注,被誉为21世纪的黑金。在纺织物的应用领域,二者各有千秋;在制备工艺方面,石墨烯取材于石墨矿产,通过其独特的湿法纺丝技术等形成连续生产的工艺,相对于碳纤维可以更高效的用于纺织工业。

 

其次,在结构性能方面,碳纤维由片状的石墨微晶不规则地堆砌而成,这种结构对于孔隙率的控制极为严格,导致碳纤维的力学性能下降,且该结构造成碳纤维在径向的韧性较差,很容易在弯折时发生断裂;而石墨烯纤维中石墨烯片层结构在纤维轴向上高度取向,且横向晶体的尺寸远远大于传统碳纤维的横向晶体尺寸,使其具有很好的柔韧性,甚至可以在扭曲打结的状态下不断裂,这使得石墨烯纤维在高端纺织工业有着巨大的优势。

 

取代尚早,只是迟早

 

从目前市场来看,石墨烯材质的服饰想要全面取代传统服装,还为时过早。这关系到石墨烯制备技术的改进、成本的控制、观念的普及等等。尽管如此,石墨烯超强的特性决定了必有乐观的发展前景,相信这几年就是石墨烯全面发展的蓄势期,我们离全面爆发不远了。

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