一、石墨烯改性纺织纤维的制备及性能

     由于石墨烯所具有的优异特性，在纺织行业中，越来越多的纺织学者将目光投向石墨烯及其氧化物的研究上。石墨烯的使用不仅可以赋予不同种类纤维或织物优异的导电、耐磨、抗菌、防紫外线等性能，同时其本身无毒无害、绿色环保的特性，非常适应于我国环保型社会发展的趋势，使得多功能化、高附加值的织物层出不穷，有力推动了纺织服装行业朝着健康、环保节能的方向不断发展。

 

1.1 石墨烯改性蛋白质纤维

     蛋白质纤维因具有手感柔滑、来源便利等特点，受到人们广泛的关注。研究人员将石墨烯应用于蛋白质纤维的改性整理中，不仅提升了纤维摩擦磨损的基础性能，而且在抗菌防水、紫外线防护等功能性方面也有着不俗的表现。杨明通过制备石墨烯悬浮液对羊毛纤维进行处理，并加入硅烷偶联剂提高石墨烯的附着能力，试验发现石墨烯对于不同方式前处理过的羊毛纤维，在抗拉伸、耐摩擦、疏水和抗静电性能等方面都有所提升。王曙东使用浸渍法将氧化石墨烯（GO）整理到蚕丝纤维的表面，得到抗紫外线性能显著提高的改性蚕丝纤维。采用2 g/L GO整理的蚕丝织物的UPF值高达230，明显具有优异的抗紫外线性能。

 

1.2 石墨烯改性纤维素纤维

     吸湿透气性好、绿色舒适的纤维素纤维是最深受消费者欢迎的纺织品原料之一。石墨烯改性的纤维素纤维同样被赋予很多特殊的性能。封严采用自组装和热还原法制备石墨烯改性落棉纤维，且当GO质量浓度为0.5 mg/mL、热还原温度为150 ℃时，与原落棉纤维25.64 g/g的饱和吸油倍率相比，改性后落棉纤维的饱和吸油倍率可达42.67 g/g，可见石墨烯的加入明显改善了落棉纤维的饱和吸油倍率，提高了纤维的亲油疏水性能。俞莉玉对棉纤维纱布进行前处理，并通过与石墨烯分散液超声震荡制得石墨烯/羧甲基棉纤维复合水凝胶，发现纱布的吸水与吸附性能、力学性能随着石墨烯浓度的提升逐渐增加，并达到最高点。

 

1.3 石墨烯改性化学纤维

     合成纤维以其优异的绝缘性、耐磨性、化学稳定性及快干性在纺织领域得到广泛的应用，然而较差的吸湿和抗静电性也限制了其在一些特殊领域的服用性能。李建武以石墨烯粉体与聚酯粉体为原料，先采用共混改性的方法制备石墨烯母粒，再以石墨烯母粒和聚酯切片共混纺丝制备石墨烯改性聚酯纤维，当石墨烯粉体质量分数为1.0%、纤维经3.8倍牵伸时，所制得的石墨烯改性聚酯纤维的断裂强度为2.8 cN/dtex，体积比电阻为3.29×107 Ω·cm，显著提升了聚酯纤维的力学和抗静电性能。张运海等选用改性剂BAC分子制备了改性氧化石墨烯，并经熔融纺丝得到石墨烯-聚酰胺6复合纤维，试验发现少量改性GO的添加，不但可以提升石墨烯的分散性和复合纤维的力学、耐热性能，还能显著提高纤维的抗菌性能（当其质量分数为0.9 %时，抗菌率可达94%）及抗紫外线性能（UPF值可达450）。高普等利用石墨烯层层组装，所制得的石墨烯改性锦纶长丝的电导率大于1×10-4 S/cm，具有良好的导电性能。

二、石墨烯改性织物的制备及应用

     鉴于纺织织物具有轻便柔软的特性，石墨烯不但能对纺织纤维进行改性，而且可赋予传统纺织品更多的功能性。石墨烯对织物的改性主要通过涂覆、浸轧、层层自组装和化学沉积等方式来完成。通过改性，使纺织品具有电磁屏蔽、抗菌、导电和抗紫外等多种功能性。

 

2.1 石墨烯电热保暖织物

     陈志华以棉织物为基材，采用喷涂法在织物表面接枝石墨烯材料，制备改性柔性电热石墨烯/聚氨酯电热织物，且试验发现，在8 V外电压下，稳态温度最高可达118℃，温升速率最高可达8.37 K/s，远高于同期的其他研究，并表现出了优异的稳定性和可重复性，所制电热织物在热疗、保暖服饰等领域具有很好的应用前景。

 

2.2 石墨烯电磁屏蔽织物

     近年来，随着电子设备的大量普及，因电磁波会对人体的中枢神经等造成损伤，使得电磁辐射成为第四大公共污染源。传统的电磁屏蔽设备虽具有良好的电耗、磁耗性能，但由于比较笨重，不利于日常生活中的携带及使用。随着人们发现石墨烯具有优异的高导电性，研究人员通过对织物改性可得到轻质柔性的电磁屏蔽材料，具有很好的研究价值和前景。邹梨花等采用层层组装方法，在棉织物表面引入GO/聚苯胺电磁波吸收膜，在组装四层功能膜涂层后，棉织物的电磁屏蔽效能达到19.91 dB，可屏蔽98.98%的电磁波，且具有较好的耐久性。郑云龙等在棉涤织物和纯棉织物上引入GO/聚氨酯整理剂，所制得的涤棉基石墨烯织物的电磁屏蔽效能可达25.3 dB，达到商用级（SET值>20 dB）的应用要求。

 

2.3 石墨烯抗静电织物

     姚馨馨等采用毛涤混纺纱线作为面纱，选用石墨烯改性锦纶长丝、普通锦纶长丝以及普通涤纶长丝交替制备毛呢针织物，研究表明，当石墨烯改性锦纶在织物表面覆盖面较大时，由于石墨烯较高的电导率，可迅速泄露表面产生的净电荷，改善毛呢织物的抗静电性能。陈阳等以GO为原料，对棉织物进行负载，并通过柠檬酸钠还原后得到石墨烯改性棉织物，优化工艺后获得的石墨烯负载棉织物的电荷面密度为0.028 μC/m2，且水洗40次后电荷面密度为0.195 μC/m2，满足静电面料带电电荷面密度小于7 μC/m2 的标准，具有较好的耐水洗性能。

 

2.4 石墨烯导电织物

     因石墨烯同时还具有优良的导电性能，从而导致对制备性能优异的功能型产品引起了众多研究者的关注。曹机良采用原位还原法将GO用于蚕丝织物的导电整理：将蚕丝浸渍在GO质量浓度为15 g/L、pH值为5、还原剂质量浓度为5 g/L的溶液中，超声30～60 min进行染色和石墨烯的吸附，其表面电阻降低至1.372 kΩ/cm，且经20次水洗或机械摩擦后依然可保持较好的导电性能。黄海涛以棉织物和通过超声氧化剥离法制得的GO为原材料，采用浸轧-还原法制备石墨烯改性导电棉织物，试验表明，随着浸轧-还原次数的增加，还原氧化石墨烯在织物表面的沉积量增多，并形成了稳定的导电层，使改性棉织物具有优良的导电性，有望在柔性电极及智能服饰领域获得一定的应用。

 

2.5 石墨烯抗紫外织物

     石墨烯作为抗紫外线的处理剂，可以吸收或反射一定波长的的紫外线，从而有效改善传统织物因紫外辐射而导致的老化及机械损伤。方婧等利用蚕丝纤维上的还原基团，在织物上将GO原位还原成还原氧化石墨烯，改性后织物的UPF值最高可达34.14，为普通丝织物的3.5倍，达到了很好的紫外防护级别，有助于改善蚕丝织物在服用过程中出现的光致老化现象。于蓉蓉等将纳米石墨烯微片分散在水性聚氨酯中形成连续相作为紫外屏蔽剂，利用浸轧法涂覆到棉织物表面，当石墨烯质量分数为0.4%时，织物的UPF值可达356.74，远超国家标准要求的紫外线防护纺织品的防紫外要求。

 

2.6 石墨烯抗菌织物

     石墨烯及氧化石墨烯材料都具有较好的抗菌性，且与人体接触无危害，绿色友好，是制备高附加值抗菌织物材料的理想原料之一。在制备石墨烯改性毛呢织物时，姚馨馨等还发现，随着石墨烯改性锦纶质量分数的增加，毛呢织物的抑菌率提升，且当改性纤维的质量分数为18%时，织物可获得较好的持久抗菌性能。张亚芳将石墨烯均匀分散在聚酰胺切片中，并采用预制母粒工艺得到石墨烯改性聚酰胺短纤，并与一定量的聚酯纤维混纺成针织物进行研究，发现随着石墨烯改性锦纶的增加，织物的抑菌活性增强，当改性锦纶质量分数达到57%时，混纺织物抑菌活性稳定，其抗菌率可达99%，且经过50次洗涤后的抑菌率仍保持在97%，具有良好的抗菌耐久性。

 

2.7 石墨烯疏水织物

     近年来，由于特殊润湿表面在超疏水、自清洁等领域被广泛应用而成为了研究的热点，而构造超疏水表面的关键要素是粗糙的表面和较低的表面能。微纳米结构的石墨烯材料具有优异的高比表面积，当和具有低表面能的物质复合并对织物改性时，可制备具有疏水性的功能织物。刘亚东采用浸轧法将CuS/GO和聚二甲基硅氧烷整理到棉织物表面，结果织物的接触角可达158.4°，具有较好的超疏水性。

三、结论

     石墨烯材料具有优异的理化性能，在越来越多的领域得到广泛的应用。随着研究的不断深入，将石墨烯材料引入纤维纺织领域，通过对纺织纤维或织物的改性，
 赋予纺织品在电磁屏蔽、抗静电、导电、抗紫外、抗菌等不同领域的功能化应用。虽然，目前石墨烯的功能化研究尚以实验室研究为主，但随着人们对石墨烯及其衍生物的不断探索研究，石墨烯改性纺织品在专业性和产业化中会实现更多的可能，具有更广泛的应用前景。