2025年石墨烯行业技术分析：石墨烯行业技术为诸多领域带来发展新契机
一、氧化石墨烯与黏胶纤维概述
(一)氧化石墨烯的特性与优势
《中国石墨烯行业竞争力分析及投资战略研究报告2025-2031年》指出，氧化石墨烯是石墨烯的重要衍生物，在水溶液中具备出色的分散性能。其片层末端富含羟基、羧基等基团，这些基团不仅使其具有良好的亲水性，还易于与其他亲水性材料相结合，为其在复合材料制备中的应用奠定了基础。同时，氧化石墨烯本身具有优异的抗菌和远红外性能，在多个领域展现出巨大的应用潜力。
(二)黏胶纤维的分类与应用
黏胶纤维依据纤维类型可分为普通型、高湿模量型、高强型等多种。在日常生活中，普通黏胶纤维应用最为广泛。它具有良好的物理化学性能，常被用于内衣、床上用品、装饰品等的制作。而且，与棉纤维、羊毛等混纺后，可进一步拓展其应用范围，用于细布、凡立丁、华达呢、花呢、大衣呢等多种面料的生产。然而，传统的抗菌黏胶纤维制备方法存在抗菌性耐水洗性能差以及后处理废水污染环境等问题，亟待改进。
二、氧化石墨烯 / 黏胶复合纤维的制备过程
(一)所需材料准备
制备氧化石墨烯 / 黏胶复合纤维需要多种材料，包括氧化石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素浆粕、氢氧化钠、稀硫酸等。其中，氧化石墨烯来源特定生产企业，为整个复合纤维的功能性提供关键支撑;聚乙烯吡咯烷酮用于辅助氧化石墨烯的分散;纤维素浆粕作为黏胶纤维的基础原料;氢氧化钠和稀硫酸则在后续制备流程中发挥重要作用。
(二)关键设备介绍
制备过程中使用了一系列专业设备。BT3000Plus 激光粒度仪用于测试氧化石墨烯的粒径，确保其符合纺丝要求;WG-V0.3 实验纳米砂磨机用于研磨氧化石墨烯，使其更好地分散;YG (B) 026H - 250 型电子织物强力机用于测试复合纤维的力学性能;VOSHIN92 型超声波仪器辅助氧化石墨烯的分散;NDJ - 5S 搅拌机用于搅拌混合材料;日立公司的 HITACHI S - 4800 型电子显微镜(SEM)和布鲁克公司的 NanoScope V Dimension Icon 原子力显微镜(AFM)则用于观察材料的微观结构。
(三)详细制备步骤
首先进行氧化石墨烯的分散。将氧化石墨烯粉体与聚乙烯吡咯烷酮分散于去离子水中，通过搅拌机搅拌 30 分钟，初步混合均匀。随后置于纳米砂磨机中研磨 20 分钟，进一步细化颗粒。最后超声 20 分钟，确保氧化石墨烯均匀分散于溶液中。
接着制备氧化石墨烯 / 黏胶复合纤维。将分散好的氧化石墨烯溶液加入到纤维素浆粕中，配制成氧化石墨烯 / 纤维素浆料。该浆料经过老成、黄化、混合、过滤、纺丝等一系列流程，最终制得不同质量分数(0、0.5%、1.0%、2.0%、4.0%)的氧化石墨烯 / 黏胶复合纤维。
三、氧化石墨烯 / 黏胶复合纤维的性能表征
(一)氧化石墨烯的粒径及微观结构
通过激光粒度仪测试，制得的氧化石墨烯粒径(D90)为 11.69μm，分散效果良好。AFM 测试显示，部分氧化石墨烯片径小于 5μm，部分大于 5μm，其厚度为 1.071、1.128nm，为单层或少层氧化石墨烯。由于黏胶纤维纺丝过滤网目数对应的孔径范围为 38μm - 13μm，该氧化石墨烯分散液能够满足纺丝要求。
(二)复合纤维的力学性能
依据 GB/T 13758 - 2008 标准测试复合纤维的断裂强度、断裂伸长率等力学指标。结果表明，氧化石墨烯的添加使复合纤维的断裂强度有所提高。当氧化石墨烯质量分数为 2.0% 时，复合纤维的断裂强度提高约 10%。但随着氧化石墨烯质量分数进一步增加，断裂强度反而降低。原因在于适量的氧化石墨烯可通过氢键结合附着在纤维内部及表面纤维支链中，起到增强作用;而质量分数过高则可能破坏大分子链取向度和结晶颗粒尺寸及分布排列，影响纤维力学性能。
(三)复合纤维的抗菌性能
将复合纤维长丝样品送检，依据 GB/T 20944.3 - 2008《纺织品抗菌性能的评价第 3 部分：振荡法》进行测试。结果显示，当氧化石墨烯质量分数为 2.0% 时，复合纤维的抑菌率达到 95% 以上，对金黄葡萄球菌、大肠埃希菌、白念珠菌的抑菌效果均满足国家标准要求(金黄葡萄球菌、大肠埃希菌抑菌率≥70%，白念珠菌抑菌率≥60%)，展现出优异的抗菌性能。
(四)复合纤维的远红外功能
根据 GB/T 30127 - 2013《纺织品远红外性能的检测和评价》测试复合纤维面料的远红外性能。当氧化石墨烯质量分数为 2.0% 时，面料的远红外发射率为 0.94，远红外温升为 2.0℃，表明该复合纤维具有良好的远红外功能，能够吸收人体及外界的远红外能量并反射给人体，促进人体血液微循环，达到保暖、保健的目的。
四、结论
在2025年的石墨烯行业技术发展中，氧化石墨烯 / 黏胶复合纤维的制备及性能研究取得了积极成果。通过特定的制备工艺，成功将氧化石墨烯与黏胶纤维复合。所制备的复合纤维在力学性能方面，添加约2.0%质量分数的氧化石墨烯时，力学性能有所提升，利于后续织物织造;在抗菌性能上，对多种常见病菌的抑菌率高达95% 以上;在远红外功能方面，远红外发射率达 0.94，远红外温升为 2.0℃，展现出明显的远红外效果。因此，氧化石墨烯 / 黏胶复合纤维在功能性纺织品领域具有广阔的应用前景，有望为该领域带来新的发展方向，推动相关产业的进步。
