北化王建教授团队 ACHM: 石墨烯纳米片、碳纳米管和炭黑多碳质混杂用于聚丙烯纤维的定制机械和摩擦/压电性能

本研究背景聚焦于聚合物熔融纺丝技术的广泛应用及纳米填料对纤维性能的增强作用，特别是碳质填料如石墨烯纳米片、碳纳米管和炭黑在改善聚丙烯纤维机械和摩擦电性能方面的潜力。研究目的是通过熔融混合和纺丝技术，开发多碳质混杂聚丙烯复合纤维，系统探讨单一、二元和三元碳填料组合对纤维热性能、形态、机械性能及摩擦电性能的影响。结论表明，添加0.5 wt%石墨烯纳米片的纤维达到最高拉伸强度105.81 MPa，二元组合如石墨烯纳米片/碳纳米管在4.7/0.3比例下获得最高模量1721.54 MPa，而三元组合石墨烯纳米片/碳纳米管/炭黑在4/0.3/0.7比例下实现最高断裂伸长率1082.07%，并显著提升摩擦电输出，在分离接触模式下电流密度和功率密度分别提高500%和1400%，为定制高性能复合纤维提供了可行方法。