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 近日，北京化工大學張好斌教授課題組通過優化氧化石墨烯納米片的表面化學，提出了一種可規模化且無添加劑的濕紡絲方法，可用于制備高性能的石墨烯纖維。與傳統Hummers法制備的氧化石墨烯（h-GO）相比，該工作制備的氧化石墨烯（f-GO）表面端基更少，特別是僅有微量的羧基。由于層間相互作用更強，更容易形成液晶并構建緊湊有序的排列。結果表明，制備的f-GO纖維的抗拉強度達到791.7MPa，韌性達到24.0MJ m-3。經化學還原后，石墨烯纖維的抗拉強度達到875.9MPa，韌性達到13.3MJ m-3，電導率達到1.06×105S m-l，創造新紀錄，優于目前報道的大多數化學還原石墨烯纖維。因此，本研究為高性能、多功能石墨烯纖維和柔性可穿戴設備的制備提供了一種簡單、高效和可規模化的方法。相關工作以“Tough,Strong, and Conductive Graphene Fibers by Optimizing Surface Chemistry ofGraphene Oxide Precursor”為題發表在《Advanced Functional Materials》上。

通過優化氧化石墨烯前驅體的表面化學，并控制其紡絲和組裝行為，該研究制備了一種可規模化且易于濕紡的強韌性和高導電性的石墨烯纖維。優化后的 f-GO具有較少的結構缺陷和易于去除的含氧基團，具有良好的可紡性和流動性。濕紡f-GO纖維的抗拉強度達到791.7MPa，韌性達到8.3 MJ m-3。此外，通過溫和的化學還原有效去除f-GO片上的含氧官能團，使纖維具有875.9 MPa的超高抗拉強度和1.06×105S m-l的優異導電性，優于大多數化學還原的GO纖維。這項工作為高性能石墨烯纖維和柔性可穿戴設備的大規模生產提供了一條全新的有前途的途徑。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202112156