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用绿色智能资料创造美好生涯——记沈阳化工钻研院石墨烯及纳米资料利用技术研发团队

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沈阳院 2017-12-01

为什么智能纺织品产业方兴未艾，却在市场上面对“叫好不叫座”的狼狈？为什么智能服装时时“走秀”于T型台，却没能晾挂在老苍生家的阳台？近年来，在国内表智能纺织品研发领域不休推出新产品的同时，“使用寿命短、原料成本高”，俨然已成为连绵在研发人员刻下的一路世界性难题。

近日，7790必发集团(中国)集团下属沈阳化工钻研院喜报传来，化工新资料所的魏峰教授团队成功开发出石墨烯及纳米资料利用技术，这一技术将有望让智能纺织品走进寻常苍生家。

“脆弱”电路催生研发新思路

电热毯是将绝缘机能达到尺度的软索式电热元件织入或缝入毛毯里，而作为高科技产品的智能纺织品电路，其道理与电热毯也有类似之处，就是使用混纺法或涂层法，把导电电路纺入纺织品里或涂在纺织品上。

魏峰教授介绍，这两种步骤各有优弊端：混纺法造得的导电电路通常导电性好，但穿戴舒服性及耐洗耐折机能差；涂层法造得的导电电路，固然能较好满足人体舒服性需要，但耐洗耐折机能差、使用寿命短。不难发现，两种步骤的共性问题就是耐洗耐折机能差。而依照纺织品格业约定俗成的尺度，只有产品耐洗机能达到50次家庭洗涤尺度，才具备市场推广及利用价值。在2012年以前，固然智能纺织品在传感器设计等方面的技术已经比力成熟，但是因导电电路缺点，导致国内表市场上没有任何一种产品能达到耐洗50次、耐180°反复折叠机能。

也正是从2012年起，魏峰团队在公司的大力支持下，与英国利兹大学共建结合尝试室，结合发展《智能纺织品用导电油墨》项目开发，攻关石墨烯及纳米资料利用技术。团队依附沈阳院—英国利兹结合尝试室平台，着眼于导电资料配方设计、分析、测试、工业放大和贸易推广，确立三个技术突破点：一是与所有已经商品化的导电油墨相比，耐折耐洗机能更好，使用寿命更长；二是与已有传统油性导电油墨相比，VOC更低，更安全环保；三是成本比银导电油墨更低，适合大批量出产。

机能指标引领研发新高度

导电油墨由导电填料、黏合剂、溶剂以及增长剂等组成，是用导电资料分散在连结猜中造成的糊状油墨。项目伊始，魏峰团队就以前瞻性眼光，确立把绿色环保元素融入项目全过程的研发思路，使用清洁技术开发水性碳系导电油墨。

起初，团队利用已有技术储蓄，选取水性聚氨酯分散体开发导电油墨。屡次试验了局显示，固然这种导电油墨印刷在纺织品上导电机能优良，但是耐洗性都没能达到洗涤20次，并且印刷电路手感偏硬，耐折机能较差，底子无法利用在智能纺织品上。

出师不利，魏峰决定推倒沉来。针对耐洗机能差问题，团队经过屡次试验论证，决定用超柔软聚丙烯酸乳液、有机硅水性分散体作为基础树脂，以代替水性聚氨酯分散体。让团队倍感振奋的是，用这种步骤造作的印刷电路不只柔软性好，并且对基材附着力强，可能大幅度改善耐洗耐折机能。

魏峰携带研发人员乘势前进，选取高品质石墨烯作为导电资料，共同导电碳黑和石墨粉，先后设计出数百个配方，经过上千次试验，终于开发出高导电性油墨配方，研造出拥有贸易推广价值的水性碳系导电油墨。这种导电油墨能够利用丝网印刷技术在纺织品上印刷导电电路，只需印刷薄薄一层即可满足要求。试验了局批注，导电电路经过50次水洗后导电机能依然优良，并且顺利通过了180°反复折叠的耐折机能测试。同时，针对导电油墨使用过程中纺织品因高温烘烤容易变色问题，团队研造出低温交联剂，将涂层固化温度降低到80℃，为产品工业化出产扫清了技术阻碍。技术开发过程中，团队还申请了4项发现专利。

市场远景拓展研发新领域

从智能手机到智能腕表，从智能冰箱到智能汽车……如今，“智能”正不休嵌入人们日常生涯的方方面面。用科技实现衣食住行智能化，无疑成为人民人民日益增长的美好生涯需要的沉要组成部门。

作为化工新资料追梦人，团队在前期研发成就基础上，又开发出水性石墨烯电磁屏蔽涂料，成就已起头贸易化推广。这种涂料可宽泛利用于电磁屏蔽服装、屏蔽布、屏蔽手机套，其耐洗耐折机能比银、铜、不锈钢丝混纺布料更强，使用寿命也更长；还可涂刷在构筑墙体表表，利用于大型推算机中心等沉要场所，阐扬电磁屏蔽职能，预防沉要信息泄露。团队还致力于开发拥有防腐抗静电职能的水性石墨烯导电涂料，用于油品、化学品、煤气、天然气等储罐表表涂刷，以及加油站及沉点�；す怪锉肀硗克�，确保安全。

在魏峰团队的科研视野里，新时期是智能科技的时期，更是纳米技术的时期。魏峰介绍说，全球智能纺织品产值预计2020年将达50亿美元。石墨烯及纳米资料作为很有前途的新资料，在智能纺织品、锂电池、屏蔽资料、职能涂料（油墨）、柔性显示、射频鉴别、复合伙料、导热资料等领域均显示出优良的利用远景。

“石墨烯及纳米资料利用还处于起步阶段，随着国度环保政策要求日益严格，这种绿色环保产品必将得到进一步器沉。”魏峰信心满满地说，“作为美好生涯不成或缺的一部门，石墨烯及纳米资料利用技术的市场和远景不成限量。”

作者：沈阳化工钻研院/周传明

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