本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，涉及一種導(dǎo)電纖維特別是利用微波快速加熱的特性及石墨烯衍生物微波吸收特性與高導(dǎo)熱能力，通過高分子纖維表面涂布石墨烯衍生物溶液形成高分子纖維表面包覆石墨烯衍生物層的復(fù)合纖維，然后復(fù)合纖維以設(shè)定速度運(yùn)動(dòng)通過微波加熱區(qū)并對(duì)復(fù)合纖維表面石墨烯衍生物層短暫加熱處理并在隨后快速冷卻及擠壓而獲得具有良好導(dǎo)電能力的高分子基復(fù)合導(dǎo)電纖維。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的發(fā)展，導(dǎo)電纖維在包括導(dǎo)電、傳感、加熱、電磁屏蔽等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值而受到人們的高度關(guān)注。其中在高分子纖維表面包覆導(dǎo)電材料不僅可以節(jié)省導(dǎo)電材料的用量，而且也可以保證其導(dǎo)電特性，因此越來越受到人們的重視。而另一方面石墨烯作為一種導(dǎo)電材料，其出色的性能使得其成為導(dǎo)電修飾的一種良好選擇。石墨烯優(yōu)異的力學(xué)性質(zhì)(楊氏模量高達(dá)1.0TPa)、電學(xué)性質(zhì)(電子遷移率高達(dá)10⁶cm².v^-1s^-1)、熱學(xué)性質(zhì)(熱導(dǎo)系數(shù)高達(dá)5000w.m^-1.k^-1)、光學(xué)性質(zhì)(單層石墨烯的可見光吸收僅有2.3％和優(yōu)異的鎖模特性)，超大的理論比表面積(2630m².g^-1)及單片層結(jié)構(gòu)賦予其獨(dú)特的化學(xué)和電化學(xué)活性使得石墨烯在電子、信息、能源、材料和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用前景。因此人們紛紛研制基于石墨烯的導(dǎo)電纖維，其中主流的方法是由氧化石墨烯通過凝固浴方法制備氧化石墨烯纖維，然后通過高溫還原或者化學(xué)還原等方法制備還原型氧化石墨烯纖維。雖然目前通過這種方法制備得到的還原型氧化石墨烯纖維在機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等方面均已表現(xiàn)出不俗的性能，然而其不易控制的粗糙不規(guī)則的表面及相對(duì)昂貴石墨烯的大的用量限制了其廣泛應(yīng)用。也有人試圖通過混合的方法在高分子纖維內(nèi)摻雜石墨烯而提高復(fù)合纖維的電學(xué)性能，但與純的石墨烯纖維或者氧化石墨烯纖維相比則差距很大，因此其應(yīng)用范圍受限。一種較理想的方法是在高分子纖維表面包覆石墨烯薄膜而形成內(nèi)為高分子纖維而外為石墨烯的核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合纖維。然而由于高分子纖維通常耐高溫有限，使得不能直接在高分子纖維上通過化學(xué)氣相沉積石墨烯薄膜層；而還原較為充分的石墨烯粉末通常在溶劑中分散性能不佳，因此人們開發(fā)的石墨烯粉末靜電噴涂實(shí)際上是把團(tuán)聚的石墨烯顆粒粘到材料表面并不能形成石墨烯鋪展開包覆在材料表面的狀況，因此其對(duì)于石墨烯性能的發(fā)揮有著極大的制約；而通過能夠在溶液中分散性能較好的氧化石墨烯或者還原氧化石墨烯溶液涂布在高分子纖維表面，然后進(jìn)行化學(xué)還原可以獲得還原氧化石墨烯層包覆的高分子導(dǎo)電纖維，但是化學(xué)還原可能帶來的環(huán)境問題、對(duì)高分子纖維的損傷問題及難以獲得高還原水平的石墨烯的問題限制了其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。因此人們迫切期待出現(xiàn)高分子纖維表面均勻包覆石墨烯層的新技術(shù)、新方法。而另外一方面石墨烯具有吸收微波的特性，因此當(dāng)石墨烯衍生物上有石墨烯微區(qū)時(shí)，其即具有吸收微波并發(fā)熱的特性，為此本發(fā)明在國(guó)際上首次提出將高分子纖維表面通過溶液涂布石墨烯衍生物層形成復(fù)合纖維，然后復(fù)合纖維以設(shè)定速度運(yùn)動(dòng)通過一定尺寸的微波加熱區(qū)的方式以設(shè)定的時(shí)間在設(shè)定氣氛的微波中短暫加熱處理石墨烯衍生物層使得氧化的石墨烯被還原而邊緣功能化石墨烯則脫邊緣官能團(tuán)從而使得石墨烯衍生物層轉(zhuǎn)化為石墨烯層，隨后復(fù)合纖維繼續(xù)運(yùn)動(dòng)離開微波加熱區(qū)域并被冷卻，經(jīng)過單次或者多次就可以獲得具有良好導(dǎo)電能力的石墨烯層包覆的復(fù)合導(dǎo)電纖維。由于微波加熱只短暫處理石墨烯衍生物層而對(duì)高分子纖維本身除了導(dǎo)熱因素外并沒有其它作用，加之石墨烯衍生物層導(dǎo)熱能力強(qiáng)且薄有利于散熱，因此相較于高溫氣相沉積本發(fā)明方法可以避免長(zhǎng)時(shí)間高溫處理對(duì)高分子纖維的損傷。另一方面，復(fù)合纖維以設(shè)定速度運(yùn)動(dòng)通過微波加熱區(qū)不僅可以精確控制復(fù)合纖維的加熱時(shí)間，如一般微波爐加熱時(shí)間設(shè)定有30秒為單位的多個(gè)檔次，但是實(shí)驗(yàn)表明在保護(hù)氣氛下加熱一個(gè)整檔就可能發(fā)生由于升溫過快而導(dǎo)致涂布的石墨烯衍生物層散亂甚至脫落，即使精密微波爐可以設(shè)定微波脈沖長(zhǎng)度，但也難以設(shè)定可能最優(yōu)的加熱時(shí)間如1.2秒，而復(fù)合纖維以設(shè)定速度通過微波加熱區(qū)則可以根據(jù)微波加熱區(qū)尺寸輕松獲得精確的最佳加熱時(shí)間。復(fù)合纖維以設(shè)定速度通過微波加熱區(qū)還可以避免微波加熱區(qū)不同區(qū)域加熱效果不同帶來的加熱不均。事實(shí)上，將復(fù)合纖維放置在微波爐中加熱一段時(shí)間，取出后可以明顯感覺到放置在不同加熱區(qū)域的復(fù)合纖維加熱效果不一樣，這與微波爐中加熱電場(chǎng)的均勻性有關(guān)，雖然可以通過設(shè)計(jì)如曲面天線結(jié)構(gòu)等方式提高微波爐加熱均勻性，但其也有一定限度。而復(fù)合纖維以設(shè)定速度通過整個(gè)微波加熱區(qū)則由于所有復(fù)合纖維均通過整個(gè)加熱區(qū)而獲得一致的加熱效果。當(dāng)然復(fù)合纖維以設(shè)定速度通過整個(gè)微波加熱區(qū)還可以精確控制其冷卻時(shí)機(jī)，從而有助于減少高溫對(duì)高分子纖維的損傷。而本發(fā)明的復(fù)合纖維以設(shè)定速度通過整個(gè)微波加熱區(qū)的方法還與纖維加工的工藝兼容，因此有助于導(dǎo)電復(fù)合纖維的批量生產(chǎn)。所以本申請(qǐng)制備的復(fù)合導(dǎo)電高分子纖維能夠充分發(fā)揮高分子纖維的廉價(jià)、易得及石墨烯優(yōu)異的性能，有望為石墨烯復(fù)合導(dǎo)電纖維的進(jìn)一步推廣應(yīng)用作出貢獻(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種導(dǎo)電纖維的制備方法，導(dǎo)電纖維特別是石墨烯層包覆高分子纖維的導(dǎo)電纖維，通過在特定的還原性氣氛、惰性氣氛或者真空環(huán)境中微波短暫高溫處理設(shè)定速度運(yùn)動(dòng)的石墨烯衍生物層包覆的復(fù)合高分子纖維上的石墨烯衍生物層，然后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)離開并快速冷卻，從而避免長(zhǎng)時(shí)間高溫處理而損傷高分子纖維的基礎(chǔ)上有效地局域短暫高溫處理石墨烯衍生物層而獲得具有良好性能的導(dǎo)電復(fù)合高分子纖維。該方法有助于高分子纖維、石墨烯材料更好地服務(wù)社會(huì)。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種導(dǎo)電纖維的制備方法為：首先配制石墨烯衍生物溶液，然后將石墨烯衍生物溶液涂布在選定的高分子纖維表面形成復(fù)合纖維，隨后在設(shè)定氣氛下使得復(fù)合纖維以設(shè)定速度運(yùn)動(dòng)通過微波加熱區(qū)并使得其表面石墨烯衍生物被微波進(jìn)行設(shè)定時(shí)間的短暫加熱處理，隨后復(fù)合纖維離開微波加熱區(qū)并被冷卻,最后復(fù)合纖維通過擠壓處理即可獲得具有良好導(dǎo)電能力的石墨烯層包覆的導(dǎo)電高分子纖維。

其中：

所述石墨烯衍生物是指石墨烯的氧化物，包括氧化石墨烯和還原氧化石墨烯及石墨烯邊緣衍生物。

所述高分子纖維在涂布石墨烯衍生物前進(jìn)行耐溫處理。

所述石墨烯衍生物被微波短暫加熱處理是指石墨烯衍生物吸收微波而升溫并導(dǎo)致氧化的石墨烯被還原，而石墨烯邊緣衍生物則發(fā)生脫邊緣官能團(tuán)的反應(yīng)；所述短暫加熱是指復(fù)合纖維以設(shè)定速度通過一定尺寸的微波加熱區(qū)而確定加熱時(shí)間，時(shí)間少于10秒。

所述設(shè)定氣氛是指惰性氣氛、還原性氣氛或者真空狀態(tài)。

所述惰性氣氛是指氣體不與石墨烯衍生物反應(yīng)的氣體，如氮?dú)?、氦氣、氬氣；還原性氣氛是指氣體中含有還原石墨烯衍生物的氣體，如氫氣、醇類、烷烴類氣體；真空狀態(tài)是指氣壓小于4KPa，相對(duì)真空度小于-20KPa。

所述復(fù)合纖維離開微波加熱區(qū)并被冷卻是指通過冷的氛圍而冷卻復(fù)合纖維。

所述微波短暫加熱處理，隨后復(fù)合纖維離開微波加熱區(qū)并被冷卻,最后復(fù)合纖維通過擠壓處理的過程重復(fù)以多次高溫處理石墨烯衍生物涂層。

所述將石墨烯衍生物溶液涂布在選定的高分子纖維表面形成復(fù)合纖維，隨后在設(shè)定氣氛下使得復(fù)合纖維以設(shè)定速度運(yùn)動(dòng)通過微波加熱區(qū)并使得其表面石墨烯衍生物被微波進(jìn)行設(shè)定時(shí)間的短暫加熱處理，隨后復(fù)合纖維離開微波加熱區(qū)并被冷卻,最后復(fù)合纖維通過擠壓處理的系列過程可以重復(fù)多次，即可以多次涂布石墨烯衍生物并進(jìn)行微波高溫處理以獲取增厚的石墨烯層。

所述石墨烯層包覆的導(dǎo)電復(fù)合高分子纖維中的石墨烯層中碳含量大于90％。

所述涂布包括浸涂、噴涂、刷涂、泡沫涂布、層層組裝涂布、接觸涂布。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本申請(qǐng)首次將能夠快速加熱的微波技術(shù)與石墨烯衍生物微波吸收特性及石墨烯高的導(dǎo)熱能力和高分子纖維表面石墨烯衍生物涂層的熱量易于被快速交換轉(zhuǎn)移的特性結(jié)合，通過設(shè)定表面涂布石墨烯衍生物層的高分子復(fù)合纖維在微波加熱區(qū)的運(yùn)動(dòng)速度并在微波加熱后復(fù)合纖維即進(jìn)入冷卻區(qū)進(jìn)行冷卻從而使得復(fù)合纖維在避免長(zhǎng)期高溫而引發(fā)的熱損傷高分子纖維的基礎(chǔ)上短時(shí)、均勻高溫處理石墨烯衍生物層即還原氧化的石墨烯或者對(duì)邊緣功能化石墨烯進(jìn)行脫邊緣官能團(tuán)反應(yīng)而獲得石墨烯層包裹的復(fù)合導(dǎo)電高分子纖維，通過該種方法制備的導(dǎo)電纖維性能優(yōu)良，可以為導(dǎo)電纖維、石墨烯材料的進(jìn)一步發(fā)展及應(yīng)用作出貢獻(xiàn)。

附圖說明

圖1是導(dǎo)電纖維制備流程示意圖。

圖2是纖維通過導(dǎo)輪繞過金屬擋板示意圖。

圖中有：高分子纖維1、浸液池2、溶液2a、擠液輥3、烘房4、前控溫5、控溫流體入口5a、控溫流體出口5b、帶孔金屬擋板6、微波加熱爐7、微波輸入7a、氣氛腔8、氣體人口8a、氣體出口8b、中控溫9、控溫流體入口9a、控溫流體出口9b、后控溫10、控溫流體入口10a、控溫流體出口10b、導(dǎo)輪11、擠壓輥12。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

首先高分子纖維1籍由導(dǎo)輪11通過浸液池2中溶液2a而涂布石墨烯衍生物溶液，然后涂布了石墨烯衍生物層的復(fù)合纖維通過擠液輥3擠去多余溶液，隨后復(fù)合纖維通過烘房4進(jìn)行干燥，隨即進(jìn)入前控溫區(qū)5利用溫控流體入口5a(如一定溫度的空氣、水等)及溫控流體出口5b設(shè)定溫度循環(huán)流體而控制進(jìn)入微波加熱前復(fù)合纖維的溫度，隨后復(fù)合纖維進(jìn)入由開有小孔的金屬擋板6防護(hù)的微波爐7中。在微波爐加熱區(qū)域設(shè)置氣氛腔8并利用氣體入口8a及氣體出口8b而控制在微波加熱區(qū)域復(fù)合纖維周圍的氣氛環(huán)境；同時(shí)在微波加熱區(qū)域還設(shè)置中控溫9以利用溫控流體入口9a及溫控流體出口9b設(shè)定溫度循環(huán)流體而控制微波加熱時(shí)的復(fù)合纖維周圍的溫度環(huán)境。然后籍由微波輸入7a輸入微波在設(shè)定氣氛及溫度環(huán)境下對(duì)復(fù)合纖維上的石墨烯衍生物層通過微波短暫加熱，隨后經(jīng)過開有小孔的金屬擋板離開微波爐7并進(jìn)入后控溫10區(qū)并利用溫控流體入口10a及溫控流體出口10b設(shè)定溫度循環(huán)流體而冷卻微波加熱處理后的復(fù)合纖維的溫度，隨后經(jīng)過微波加熱處理過的復(fù)合纖維通過擠壓輥12的擠壓而獲得由石墨烯層包覆的復(fù)合導(dǎo)電纖維。

其中金屬擋板6可以由開小孔而利于纖維連續(xù)運(yùn)行改為由導(dǎo)輪11引導(dǎo)纖維繞過金屬擋板而連續(xù)運(yùn)行從而有利于阻擋微波而增強(qiáng)對(duì)人體的防護(hù)。如圖2所示。

高分子纖維表面包覆石墨烯衍生物層后轉(zhuǎn)化為石墨烯層是人們需要解決的一個(gè)挑戰(zhàn)。除了特別高的溫度長(zhǎng)時(shí)間處理，普通化學(xué)還原及高溫還原方法處理石墨烯衍生物后其中碳的含量很難超過90％，而特別高的溫度長(zhǎng)時(shí)間處理不僅能耗大，而且還會(huì)對(duì)石墨烯衍生物的薄層結(jié)構(gòu)造成損傷。因此迫切需要開發(fā)新的技術(shù)以將石墨烯衍生物層轉(zhuǎn)化為石墨烯層。為此本發(fā)明在國(guó)際上首次利用石墨烯衍生物具微波吸收特性及微波具有升溫快速的特點(diǎn)，通過將石墨烯衍生物層在設(shè)定氣氛下以設(shè)定速度通過微波加熱區(qū)，從而在精確控制加熱時(shí)間及避免加熱不均的情況下加熱處理石墨烯衍生物層并將石墨烯衍生物層轉(zhuǎn)化為石墨烯層。事實(shí)上，微波處理在石墨烯相關(guān)材料中應(yīng)用已經(jīng)有一些相關(guān)研究。例如人們制備氧化石墨烯的一種方法就是微波處理氧化石墨，籍由微波加熱達(dá)兩千多攝氏度的高溫導(dǎo)致氧化石墨內(nèi)部產(chǎn)生大量氣體而將石墨中少層甚至單層氧化石墨烯相互分離開來。而兩千攝氏度以上高溫已經(jīng)幾乎可以徹底還原氧化石墨烯而將其轉(zhuǎn)化為石墨烯。我們的實(shí)驗(yàn)表明在非氧化氣氛下微波加熱處理包括氧化石墨烯、還原氧化石墨烯、石墨烯邊緣衍生物在內(nèi)的石墨烯衍生物可以高效地轉(zhuǎn)化為石墨烯。問題是普通微波加熱處理由于集中加熱，因此局部溫度高，導(dǎo)致劇烈反應(yīng)產(chǎn)生氣體并使得石墨烯衍生物材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，石墨烯衍生物層變成碎屑，因此必須有效控制微波加熱過程使得既能夠有效高溫處理石墨烯衍生物，又可以避免劇烈反應(yīng)對(duì)石墨烯衍生物材料結(jié)構(gòu)的破壞。我們的實(shí)驗(yàn)表明在設(shè)定氣氛下時(shí)間小于3秒的短暫的微波加熱即可以將石墨烯衍生物有效轉(zhuǎn)化為石墨烯，但是由于還原產(chǎn)生的包括水氣在內(nèi)的氣體的急劇膨脹是導(dǎo)致石墨烯衍生物材料結(jié)構(gòu)破壞的一個(gè)重要推手，因此我們就產(chǎn)生了快速微波加熱，隨后快速冷卻導(dǎo)致還原產(chǎn)生的水汽等避免急劇膨脹的思路。實(shí)驗(yàn)表明通過通入冷的氮?dú)獾那闆r下，石墨烯衍生物材料在被微波快速加熱后由于快速冷卻還原產(chǎn)生的氣體因此能夠較好地保持石墨烯衍生物材料的結(jié)構(gòu)并最終轉(zhuǎn)化為石墨烯材料。當(dāng)然一邊通入冷卻的氮?dú)饫鋮s一邊加熱材料，從能量消耗的角度看還有待改進(jìn)。石墨烯衍生物材料微波加熱處理的另外一個(gè)問題是微波加熱區(qū)加熱不均勻的問題，這與微波爐中加熱電場(chǎng)的均勻性有關(guān)，雖然可以通過設(shè)計(jì)如曲面天線結(jié)構(gòu)等方式提高微波爐加熱均勻性，但電場(chǎng)不均勻難以避免，而不均勻加熱的效果則導(dǎo)致石墨烯衍生物材料轉(zhuǎn)化為石墨烯的效果在不同區(qū)域存在差異并影響整體性能，并且如果提高加熱時(shí)間則可能發(fā)生一部分石墨烯衍生物材料因?yàn)榧訜徇^度而受到破壞，而另外一部分則可能還沒有很好地還原。所以為了減少一邊微波加熱，一邊冷卻流體冷卻帶來能耗的增加及提高微波加熱處理的均勻性，我們考慮了石墨烯衍生物材料在設(shè)定氣氛下以設(shè)定速度通過微波加熱區(qū)加熱而精確控制加熱時(shí)間，然后快速冷卻的方法，使得所有區(qū)域的石墨烯衍生物均通過整個(gè)微波加熱區(qū)而獲得相對(duì)一致的加熱，并且微波加熱完成后除非特殊需要降溫就先室溫冷卻，然后離開微波爐再通過冷卻裝置進(jìn)行冷卻從而減少冷卻的能耗。實(shí)驗(yàn)表明我們的方法效果良好，就石墨烯衍生物層轉(zhuǎn)化為石墨烯層而言，石墨烯層的碳的含量超過90％，由于普通石墨吸附有3％的氧氣，因此接近完全還原，并且呈現(xiàn)出良好的電性能。

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例一：

首先制備氧化石墨烯粉末和還原氧化石墨烯粉末。30克石墨混合15g硝酸鈉和750毫升濃硫酸。將混合物在冰浴中冷卻到0攝氏度，并攪拌2h后，緩慢加入90克高錳酸鉀，保持混合過程中混合物溫度低于5攝氏度。該混合物再攪拌一個(gè)小時(shí)，并通過移除冰浴而加熱到室溫?；旌衔镏刑砑?升蒸餾水并在油浴中的溫度增加到90攝氏度。另外添加300毫升水，并再攪拌一個(gè)半小時(shí)?；旌衔锏念伾兂勺厣；旌衔锶缓笥?0％的300毫升過氧化氫和30升熱水處理和稀釋。該混合物進(jìn)一步用過量的水洗滌，直到濾液的pH值幾乎是中性的從而獲得氧化石墨烯。然后將氧化石墨烯在水中分散并用水合肼在80攝氏度還原12小時(shí)。還原氧化石墨烯以黑色沉淀形成，用0.45μm PTFE膜過濾收集，并用大量的水沖洗。產(chǎn)品通過甲醇、四氫呋喃(THF)和水用索氏提取法進(jìn)一步純化。最后，所獲得的還原氧化石墨烯在0.05毫米汞柱真空環(huán)境下零下120攝氏度凍干。隨后用去離子水配制0.5毫克/毫升的還原氧化石墨烯水溶液。

然后配制含1wt％美國(guó)Hybrid Plastics公司的EP0409型多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)與1wt％陶氏化學(xué)公司牌號(hào)為DER331的環(huán)氧樹脂的耐高溫環(huán)氧上漿劑乳液。

再次獲取Tawaron 1008 1680dtex/1000F芳綸纖維，隨后對(duì)芳綸纖維進(jìn)行耐高溫環(huán)氧上漿處理形成表面包覆耐高溫環(huán)氧涂層的芳綸復(fù)合纖維。然后將上述復(fù)合纖維以60米/分鐘的速度通過0.5毫克/毫升的還原氧化石墨烯水溶液浸液池進(jìn)行涂布，隨后復(fù)合纖維通過線壓力為250牛/厘米硬度為85度的擠液輥去除多余的溶液，然后復(fù)合纖維進(jìn)入150攝氏度烘房干燥，得到表面涂布有還原氧化石墨烯層的復(fù)合芳綸纖維絲束。然后復(fù)合芳綸纖維絲束在前控溫區(qū)籍由0攝氏度的冷空氣冷卻至0攝氏度，隨后通過開有小孔的不銹鋼金屬擋板進(jìn)入氬氣保護(hù)的中控溫籍由循環(huán)冰水控制為0攝氏度的微波加熱區(qū)。微波加熱區(qū)由10個(gè)500W微波爐連接而成，加熱區(qū)長(zhǎng)度達(dá)到1米，復(fù)合芳綸纖維絲束籍由微波加熱約1秒，隨后通過金屬擋板上小孔進(jìn)入由循環(huán)冰水控制溫度為0攝氏度的后控溫區(qū)進(jìn)行冷卻，其后復(fù)合芳綸纖維絲束通過線壓力為1300牛/厘米的擠壓輥進(jìn)行擠壓處理。重復(fù)上述涂布-冷卻-微波加熱-冷卻-擠壓過程三次獲得石墨烯層碳含量大于90％電導(dǎo)率大于5000Sm^-1的石墨烯層包覆的1680dtex/1000F芳綸-石墨烯復(fù)合導(dǎo)電纖維。

實(shí)施例二：

首先獲取20D/4f的氨綸絲束。其次獲取固含量為2wt％的聚酰亞胺樹脂GCPI和環(huán)氧樹脂618按質(zhì)量比為65:35的耐高溫乳液上漿劑。然后對(duì)氨綸纖維絲束上漿以形成復(fù)合纖維絲束提高其耐溫性能。隨后將復(fù)合纖維絲束以0.1米/秒的速度通過30厘米長(zhǎng)的10毫克/毫升的氧化石墨烯水溶液，干燥后獲得表面涂布了氧化石墨烯層的復(fù)合纖維絲束。將該復(fù)合纖維絲束在水合肼蒸汽中95攝氏度處理24小時(shí)以還原氧化石墨烯層而獲得表面包覆有還原氧化石墨烯層包覆的氨綸復(fù)合纖維絲束。隨后在室溫氮?dú)獗Ｗo(hù)下以0.2米/秒的速度通過功率為550W的微波爐直徑10厘米加熱區(qū)進(jìn)行加熱約0.5秒，隨后再次進(jìn)入室溫區(qū)域進(jìn)行冷卻，重復(fù)上述微波加熱-冷卻過程30次，隨后在800牛/厘米的線壓力下對(duì)復(fù)合纖維絲束通過擠壓輥進(jìn)行擠壓獲得石墨烯衍生物層碳含量大于90％，電導(dǎo)率大于5000S/M的石墨烯層包覆的氨綸導(dǎo)電復(fù)合纖維絲束。

實(shí)施例三：

首先獲取2000dtex/1000F高強(qiáng)PVA纖維。然后配制含1wt％美國(guó)Hybrid Plastics公司的EP0402型多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)與1wt％陶氏化學(xué)公司牌號(hào)為DER331的環(huán)氧樹脂的耐高溫環(huán)氧上漿劑乳液。隨后對(duì)高強(qiáng)PVA纖維進(jìn)行耐高溫環(huán)氧上漿處理形成表面包覆耐高溫環(huán)氧涂層的高強(qiáng)PVA復(fù)合纖維。然后將上述復(fù)合纖維以0.01米/秒的速度通過30厘米長(zhǎng)的2毫克/毫升的還原氧化石墨烯水溶液，干燥后獲得表面涂布了還原氧化石墨烯層的高強(qiáng)PVA復(fù)合纖維絲束。將該復(fù)合纖維絲束在氦氣保護(hù)下以0.1米/秒的速度通過零下10攝氏度的前控溫的溫控區(qū)域使得纖維處于零下10攝氏度，然后通過功率為600W的微波爐直徑10厘米加熱區(qū)進(jìn)行加熱約1秒，隨后再次進(jìn)入零下10攝氏度區(qū)域進(jìn)行冷卻，重復(fù)上述冷卻-微波加熱-冷卻過程10次，隨后復(fù)合纖維絲束通過線壓力為1300牛/厘米的擠壓輥進(jìn)行擠壓處理獲得碳含量大于90％電導(dǎo)率大于5000Sm^-1石墨烯層包覆的高強(qiáng)PVA導(dǎo)電復(fù)合纖維絲束。

實(shí)施例四：

首先制備邊緣?mèng)然氖┍∑?克石墨和100克干冰加入含有1000克的直徑5毫米不銹鋼球的不銹鋼膠囊內(nèi)。容器被密封并固定在行星球磨機(jī)(F-P4000)，并以500rpm(轉(zhuǎn)/分)速度攪拌48小時(shí)。隨后，內(nèi)部壓力通過一個(gè)氣體出口緩慢釋放。在球磨結(jié)束時(shí)通過在空氣中打開容器蓋，由空氣中的濕汽引發(fā)羧化物發(fā)生劇烈的水化反應(yīng)生成羧酸而發(fā)閃光。所得產(chǎn)品用1M鹽酸溶液進(jìn)行索氏抽提以徹底酸化羧酸鹽和去除可能有的金屬雜質(zhì)。最終在0.05毫米汞柱真空環(huán)境下零下120攝氏度凍干48小時(shí)獲得邊緣?mèng)然┘{米片的暗黑色粉末。將0.1wt％的邊緣?mèng)然┘{米片通過在異丙醇中超聲30分鐘獲得均勻分散的溶液。其次獲取直徑約約0.2毫米的高強(qiáng)滌綸線，將其以0.1米/秒的速度運(yùn)行，并通過噴頭將0.1wt％邊緣?mèng)然┘{米片異丙醇溶液噴淋至上，重復(fù)運(yùn)行100米間隔后用另外的噴頭對(duì)高強(qiáng)滌綸線噴淋，噴涂5次后，50攝氏度真空干燥24小時(shí)獲得邊緣?mèng)然影膹?fù)合高強(qiáng)滌綸線。將該復(fù)合高強(qiáng)滌綸線在氦氣保護(hù)下以0.05米/秒的速度通過零下10攝氏度的溫控區(qū)域使得復(fù)合纖維處于零下10攝氏度，然后通過功率為900W的微波爐直徑10厘米加熱區(qū)進(jìn)行加熱約2秒，隨后再次進(jìn)入零下10攝氏度區(qū)域進(jìn)行冷卻，隨后復(fù)合纖維通過線壓力為500牛/厘米的擠壓輥進(jìn)行擠壓處理獲得石墨烯層碳含量大于90％電導(dǎo)率大于5000Sm^-1的石墨烯層包覆的復(fù)合導(dǎo)電高強(qiáng)滌綸線。

實(shí)施例五

首先制備邊緣鹵代石墨烯納米片。5克石墨加入含有1000克的直徑5毫米不銹鋼球的不銹鋼膠囊內(nèi)。然后膠囊密封并在0.05毫米汞柱真空壓力條件下五次循環(huán)充和放氬氣。此后，通過氣缸壓力為8.75atm從氣體入口加入氯氣。容器被密封并固定在行星球磨機(jī)(F-P4000)，并以500rpm(轉(zhuǎn)/分)速度攪拌48小時(shí)。所得產(chǎn)品先后用甲醇和1M鹽酸溶液進(jìn)行索氏抽提以徹底去除小分子有機(jī)雜質(zhì)及可能有的金屬雜質(zhì)。最終在0.05毫米汞柱真空環(huán)境下零下120攝氏度凍干48小時(shí)獲得邊緣氯化石墨烯納米片的暗黑色粉末。然后配制0.01毫克/毫升的邊緣氯代石墨烯異丙醇溶液。

其次獲取1.5D的聚丙烯腈纖維。然后將聚丙烯腈纖維以1分米/秒的速度運(yùn)行，并讓聚丙烯腈距離靜電噴霧器噴嘴6厘米，靜電噴霧噴嘴上施加8KV的電壓，并以200微升/分鐘的速度通過噴嘴將0.01毫克/毫升的邊緣氯代石墨烯異丙醇溶液噴涂到聚丙烯腈纖維上，隨后室溫干燥，并重復(fù)靜電噴涂及室溫干燥10次，得到邊緣氯代石墨烯包覆的聚丙烯腈復(fù)合纖維。將該復(fù)合纖維在50攝氏度真空干燥10小時(shí)。然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將復(fù)合纖維以0.05米/秒的速度通過室溫區(qū)域使得纖維為室溫狀態(tài)，然后通過功率為1000W的微波爐直徑10厘米加熱區(qū)進(jìn)行加熱約2秒，隨后再次進(jìn)入室溫區(qū)域進(jìn)行冷卻，重復(fù)上述微波加熱-冷卻過程5次，隨后復(fù)合纖維通過線壓力為800牛/厘米的擠壓輥進(jìn)行擠壓處理獲得石墨烯衍生物層碳含量大于90％的電導(dǎo)率大于5000S/M的石墨烯層包覆的聚丙烯腈復(fù)合導(dǎo)電纖維。

實(shí)施例六

首先制備邊緣硫化石墨烯納米片。5克石墨和20克硫加入含有1000克的直徑5毫米不銹鋼球的不銹鋼膠囊內(nèi)。然后膠囊密封并在0.05毫米汞柱真空壓力條件下五次循環(huán)充和放氬氣。然后膠囊固定在行星球磨機(jī)(F-P4000)，并以500rpm(轉(zhuǎn)/分)速度攪拌48小時(shí)。所得產(chǎn)品先后用二硫化碳和1M鹽酸溶液進(jìn)行索氏抽提以徹底去除殘余硫及可能有的金屬雜質(zhì)。最終在0.05毫米汞柱真空環(huán)境下零下120攝氏度凍干48小時(shí)獲得攝取至少0.75g硫的5.75克邊緣硫化石墨烯納米片的暗黑色粉末。將邊緣硫化石墨烯納米片以N-甲基-2-吡咯烷酮配制0.1毫克/毫升的溶液。

其次獲取1000D/144f的丙綸絲束，然后將丙綸絲束以1厘米/秒的速度運(yùn)行，并讓丙綸絲束距離靜電噴霧器噴嘴6厘米，靜電噴霧噴嘴上施加8KV的電壓，并以200微升/分鐘的速度通過噴嘴將0.1毫克/毫升的邊緣硫化石墨烯納米片N-甲基-2-吡咯烷酮溶液噴涂到丙綸絲束上，隨后室溫干燥，并重復(fù)靜電噴涂及室溫干燥5次，得到邊緣硫化石墨烯包覆的丙綸絲束復(fù)合纖維。將該復(fù)合纖維在60攝氏度真空干燥10小時(shí)。然后在氦氣保護(hù)下將復(fù)合纖維以0.03米/秒的速度通過0攝氏度恒溫區(qū)域使得復(fù)合纖維為0攝氏度，然后通過功率為600W的微波爐直徑10厘米加熱區(qū)進(jìn)行加熱約3.3秒，隨后再次進(jìn)入0攝氏度區(qū)域進(jìn)行冷卻，重復(fù)上述冷卻-微波加熱-冷卻過程5次，隨后復(fù)合纖維通過線壓力為1100牛/厘米的擠壓輥進(jìn)行擠壓處理獲得石墨烯衍生物層碳含量大于90％電導(dǎo)率大于5000S/M的石墨烯層包覆的丙綸絲束復(fù)合導(dǎo)電纖維。

實(shí)施例七：

首先制備邊緣氮化石墨烯納米片。5克石墨加入含有1000克的直徑5毫米不銹鋼球的不銹鋼膠囊內(nèi)。然后膠囊密封并在8bar壓力條件下五次循環(huán)充和放氮?dú)?。然后密封膠囊并固定在行星球磨機(jī)(F-P4000)，隨后以500rpm(轉(zhuǎn)/分)速度攪拌48小時(shí)。所得產(chǎn)品先后用甲醇和1M鹽酸溶液進(jìn)行索氏抽提以徹底去除可能有的金屬雜質(zhì)。然后重復(fù)用乙二胺四乙酸(EDTA)、濃氨水、和1M鹽酸溶液處理，直到XPS檢測(cè)不出金屬殘余物。最終在0.05毫米汞柱真空環(huán)境下零下120攝氏度凍干48小時(shí)獲得攝取至少0.67g氮的5.67克邊緣氮化石墨烯納米片的暗黑色粉末。將邊緣氮化石墨烯納米片用N,N-二甲基乙酰胺溶劑配制0.1毫克/毫升溶液。

其次獲取797dtex/20F高強(qiáng)PE纖維,然后將其用氧等離子處理使得表面含有羥基、羧基官能團(tuán)。將其以0.1米/秒的速度運(yùn)行，并通過噴頭將0.1毫克/毫升邊緣氮化石墨烯納米片N,N-二甲基乙酰胺溶液噴淋其上，重復(fù)運(yùn)行100米間隔后用另外的噴頭對(duì)高強(qiáng)滌綸線噴淋，噴涂5次后，50攝氏度真空干燥24小時(shí)獲得邊緣氮化石墨烯層包裹的高強(qiáng)PE復(fù)合纖維。然后在氦氣保護(hù)下將復(fù)合纖維以0.03米/秒的速度通過0攝氏度恒溫區(qū)域使得復(fù)合纖維為0攝氏度，然后通過功率為500W的微波爐直徑10厘米加熱區(qū)進(jìn)行加熱約3.3秒，隨后再次進(jìn)入0攝氏度區(qū)域進(jìn)行冷卻，重復(fù)上述冷卻-微波加熱-冷卻過程20次，隨后復(fù)合纖維通過線壓力為1100牛/厘米的擠壓輥進(jìn)行擠壓處理獲得石墨烯衍生物層碳含量大于90％電導(dǎo)率大于5000S/M的石墨烯層包覆的高強(qiáng)PE復(fù)合導(dǎo)電纖維。

實(shí)施例八

首先獲取3000D/1860f的凱夫拉纖維,然后隨后將纖維以1米/秒的速度通過30厘米長(zhǎng)的6毫克/毫升的氧化石墨烯水溶液，干燥后獲得表面涂布了氧化石墨烯層的凱夫拉復(fù)合纖維絲束。將該纖維在氮?dú)馀c氫氣比例為55:1的還原氣氛下以0.03米/秒的速度在200攝氏度下通過功率為1000W的微波爐直徑10厘米加熱區(qū)進(jìn)行加熱約3.3秒，隨后再次進(jìn)入室溫區(qū)域進(jìn)行冷卻，重復(fù)上述微波加熱-冷卻過程40次，隨后復(fù)合纖維通過線壓力為1300牛/厘米的擠壓輥進(jìn)行擠壓處理獲得石墨烯衍生物層碳含量大于90％電導(dǎo)率大于5000S/M的石墨烯層包覆的凱夫拉纖維復(fù)合導(dǎo)電纖維絲束。

實(shí)施例九

首先獲取1.5D的聚乳酸纖維,然后隨后將纖維以0.1米/秒的速度通過30厘米長(zhǎng)的2毫克/毫升的還原氧化石墨烯水溶液，干燥后獲得表面涂布了還原氧化石墨烯層的聚乳酸復(fù)合纖維。將該纖維在2KPa的真空環(huán)境下以0.1米/秒的速度在室溫條件通過功率為500W的微波爐直徑10厘米加熱區(qū)進(jìn)行加熱約1秒，隨后再次進(jìn)入室溫區(qū)域進(jìn)行冷卻，重復(fù)上述冷卻-微波加熱-冷卻過程10次，隨后復(fù)合纖維通過線壓力為500牛/厘米的擠壓輥進(jìn)行擠壓處理獲得石墨烯衍生物層碳含量大于90％電導(dǎo)率大于5000S/M的石墨烯層包覆的聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維。