Alors que l'industrie des fibres chimiques poursuit une transformation haute performance et multifonctionnelle, les matériaux 3D creux en fibre de graphène sont devenus une force clé pour briser les limites des fibres chimiques traditionnelles grâce à leur structure unique et leurs excellentes performances. Ils injectent non seulement une vitalité technologique dans l'industrie, mais élargissent également les frontières d'application. Sa valeur et son processus de production méritent une discussion approfondie.

les matériaux 3D creux en fibre de graphène ont d'abord brisé le goulot d'étranglement des performances des fibres chimiques traditionnelles. Bien que les fibres chimiques traditionnelles telles que le polyester et le nylon soient peu coûteuses, elles présentent des problèmes tels qu'une résistance insuffisante et une mauvaise résistance aux intempéries, ce qui rend difficile de répondre aux besoins des domaines haut de gamme. Lorsque la haute résistance et la haute conductivité du graphène sont combinées à la légèreté et à la haute respirabilité de la structure 3D creuse, la résistance à la traction du matériau est supérieure de plus de 30% à celle des fibres chimiques ordinaires. Il possède également une excellente conductivité thermique et une résistance aux UV. Il peut être directement utilisé dans les vêtements d'extérieur haut de gamme, les composants légers aérospatiaux et d'autres scénarios, comblant ainsi le fossé dans le domaine des matériaux en fibres chimiques haute performance.

Deuxièmement, ce matériau favorise la mise à niveau fonctionnelle de l'industrie des fibres chimiques. Les fibres chimiques traditionnelles ont des fonctions uniques et sont principalement limitées au domaine des tissus textiles. Cependant, les matériaux 3D creux en fibre de graphène peuvent développer des produits fonctionnels tels que des pansements antibactériens médicaux et des matériaux filtrants pour l'eau en vertu des propriétés d'adsorption de la structure creuse et des propriétés antibactériennes du graphène. Par exemple, ses canaux creux peuvent absorber efficacement les polluants dans l'eau, avec une efficacité de filtration de plus de 95%, et les propriétés antibactériennes du graphène peuvent inhiber la croissance des bactéries, offrant des possibilités d'applications intersectorielles telles que la protection de l'environnement et le traitement médical, et élargissant le territoire du marché de l'industrie des fibres chimiques.

les matériaux 3D creux en fibre de graphène répondent également aux besoins à faible émission de carbone de l'industrie. Dans son processus de production, des polymères biodégradables peuvent être utilisés comme matrice, avec un faible dosage de nanosheets de graphène (seulement 0,5%-1% d'ajout peut réaliser un saut de performance), réduisant la consommation de ressources ; en même temps, la structure creuse réduit la densité du matériau de 40%, ce qui peut réduire l'utilisation de colorants et d'additifs dans le traitement ultérieur, aidant l'industrie des fibres chimiques à atteindre l'objectif "double carbone" et favorisant la transformation de l'industrie vers le vert.

la préparation du matériau nécessite quatre étapes clés. La première étape est la préparation des matières premières. Les nanosheets de graphène sont uniformément dispersés dans le liquide de filage de polyester ou de polyamide grâce à la technologie de dispersion ultrasonique. La concentration de dispersion et la taille des particules sont contrôlées pour assurer une distribution uniforme du graphène, ce qui est la base pour assurer les performances du matériau. La deuxième étape est le filage composite. Une filière creuse est utilisée pour le filage dans l'équipement de filage à l'état fondu. En ajustant l'ouverture de la filière (généralement 0,1-0,3 mm) et la température de filage (260-280℃), les fibres filées forment une structure creuse, et le dispositif de traction est utilisé pour contrôler le multiple d'étirement des fibres (généralement 3-5 fois) pour améliorer la résistance des fibres ; la troisième étape est le traitement de formage 3D, où les fibres creuses filées sont tissées en 3D à travers une machine à tresser. Pour la structure tridimensionnelle, la densité de tissage est ajustée en fonction des exigences de l'application. Par exemple, un tissage lâche est utilisé lorsqu'il est utilisé pour les matériaux filtrants, et un tissage dense est utilisé pour les pièces structurelles. La dernière étape est le post-traitement et les tests. Le matériau moulé en 3D est thermofixé (température 120-150°C) pour stabiliser la structure, puis la creusité est détectée par un microscope électronique et les propriétés mécaniques sont testées par une machine d'essai de traction pour s'assurer que le produit répond aux normes de l'industrie.

Aujourd'hui, les matériaux 3D creux en fibre de graphène ont émergé dans de nombreux domaines. Avec l'optimisation continue des processus de production et la réduction des coûts, cela favorisera davantage la transformation de l'industrie des fibres chimiques de la "fabrication de base" à la "fabrication intelligente haut de gamme" et deviendra la force motrice centrale du développement de haute qualité de l'industrie.