一种具有螺旋结构的纤维及其自引发制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有螺旋结构的纤维，及其自引发制备方法，该方法为：将高氧化度的氧化石墨烯纺丝液通过具有一定斜切角的纺丝头挤入凝固浴中，斜形切口导致出口处纺丝液两侧出现流速差，导致挤出不稳定，在斜切口处产生具有单侧裙边结构的纤维。在拉出凝固浴干燥的过程，通过对纤维单侧施加红外光照，使得纤维在溶剂作用和界面张力共同作用下自发扭转，得到自扭转的氧化石墨烯纤维。本发明专利技术通过一步法制备的自扭转石墨烯纤维富含螺旋褶皱，具有高伸长率，高强度等特点，特别是扭转过程自发产生，无需额外的扭转加捻装置，且扭转程度可以通过纺丝头斜切角度、凝固剧烈程度、挤出速度、收丝速度、干燥剧烈程度控制，灵活多变。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米材料宏观组装领域，特别是一种具有螺旋结构的纤维及其自引发制备方法。

技术介绍

1、2004年，英国曼彻斯特大学andre geim和kostyanovoselov教授用微机械剥离高定向裂解石墨成功制备出单片石墨烯，并发现了其一系列奇特的物理性质，开启了二维纳米材料研究的新纪元。石墨烯是一种由sp2杂化碳原子组成的以二维周期六角蜂窝结构共价组成的单原子层晶体材料，因其独特的二维层状结构，赋予了石墨烯优异的力学、电学、热学等性能。由于石墨烯的难分散性，如何将片状的石墨烯组装成石墨烯宏观组装体成为一个挑战。而氧化石墨烯作为石墨烯的一种衍生物，其高度可溶的特点使其成为制备石墨烯宏观组装体的绝佳材料。

2、石墨烯纤维作为一种基于纯石墨烯组装而成的新兴碳制纤维，其优异的导电性使其在柔性电容器和柔性传感等方面展现出巨大的潜力。目前石墨烯纤维的大规模生产主要采用湿法纺丝，制备出的石墨烯纤维具有良好的力学、电学、热学性能。但得到的石墨烯纤维属于脆性材料，断裂伸长率通常<5％，质脆易断，严重阻碍了在柔性导电领域等方面的应用。因此，现有技术通本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有螺旋结构的纤维，其特征在于，由二维片层材料构成；包括纤维芯和螺旋形肋条结构，所述螺旋形肋条结构环绕在所述纤维芯外侧；构成所述纤维芯的二维片层材料沿轴向取向，构成所述螺旋形肋条结构的二维片层材料平行于螺旋切线方向取向；螺旋形肋条结构的二维片层与构成所述纤维芯的二维片层材料呈连续过渡。

2.一种自引发螺旋制备高伸长率纤维的方法，其特征在于，包括如下过程：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，高氧化度氧化石墨烯分散剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙二醇、吡啶、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、丙酮、乙酸等。

4.根据权利2所述的方法，其特征...

【技术特征摘要】

1.一种具有螺旋结构的纤维，其特征在于，由二维片层材料构成；包括纤维芯和螺旋形肋条结构，所述螺旋形肋条结构环绕在所述纤维芯外侧；构成所述纤维芯的二维片层材料沿轴向取向，构成所述螺旋形肋条结构的二维片层材料平行于螺旋切线方向取向；螺旋形肋条结构的二维片层与构成所述纤维芯的二维片层材料呈连续过渡。

2.一种自引发螺旋制备高伸长率纤维的方法，其特征在于，包括如下过程：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，高氧化度氧化石墨烯分散剂为n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙二醇、吡啶、n-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、丙酮、乙酸等。

4.根据权利2所述的方法，其特征在于，凝固浴为乙酸乙酯、二氯甲烷、甲醇、丙酮、正己烷、异丙醇等中的一种或几种按不同比例的混合溶液。

5.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高超，张祎玮，畅丹，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：