气凝胶纤维具有低密度、高孔隙率、高比表面积、高韧性等特点，在隔热、阻燃和智能穿戴等领域展现出巨大的应用潜力。石墨烯气凝胶纤维除具有上述特点外，还兼具优异的导电性能、导热性能、电热性能和光热性能等，是新一代功能化智能织物的优选材料。然而，不稳定的无序多孔网络结构使其难以以织物形式得到广泛应用。

近日，浙江大学研究团队采用预编织物的塑化溶胀法制备了高性能石墨烯气凝胶纤维织物，突破了石墨烯基高性能气凝胶纤维难以编织及规模应用的困境。该方法简便高效，获得的石墨烯气凝胶纤维织物具有高强度，为高性能石墨烯气凝胶纤维织物的制备和发展奠定了基础。

研究人员基于成熟塑化拉伸技术制备了高取向的氧化石墨烯纤维，并将纤维丝束编织成织物，通过溶剂进行塑化溶胀，对溶胀的氧化石墨烯凝胶纤维织物进行预还原、冷冻干燥和高温还原处理，最终获得石墨烯气凝胶纤维织物。

塑化溶胀法可以使制备的气凝胶纤维保持其前驱体固态氧化石墨烯纤维的取向度，从而可以获得高取向的气凝胶纤维，相比于传统液晶纺丝法，取向度的提高强化了氧化石墨烯多孔网络的搭接强度，提升了其力学强度。

基于塑化溶胀机理，通过调节塑化溶胀浴的组成，即改变溶剂的极性，可以有效调节氧化石墨烯凝胶纤维的溶胀率，进而大范围调控气凝胶纤维的密度、孔隙率等结构参数，突破了传统液晶纺丝法的密度限制。经过化学还原和高温热处理后，随着密度增加，石墨烯气凝胶纤维的力学强度和导电率逐步提升，单根石墨烯气凝胶纤维的力学强度最高可达103 MPa，导电率可达1.06×104 S/m。

溶剂极性会影响预编织物在塑化溶胀浴中的形态结构。溶剂极性较强时，氧化石墨烯气凝胶纤维的溶胀率较大，结构强度降低，单根纤维在溶胀浴中容易断裂，破坏了织物结构的完整性；随着溶剂极性的降低，氧化石墨烯凝胶纤维的溶胀率下降，凝胶强度提升，可以保持预编织物结构的完整性。

石墨烯气凝胶纤维织物兼具了石墨烯优异的传导电热性质、光热和导热性质，在热管理和防护领域展现出巨大优势。通过施加远低于人体安全的电压，即可改变织物的表面温度；通过外界阳光照射，可以调节织物的表面温度；通过复合相变材料，结合石墨烯的电热性能，可以有效存储和释放能量。

通过塑化溶胀法可实现高性能、多功能石墨烯气凝胶纤维织物在能源、吸附、催化、储能和防护等领域的应用，符合未来多功能、低能耗和可持续发展的目标。相关成果以“Plastic-swelling Preparation of Functional Graphene Aerogel Fiber Textiles”为题发表在Advanced Fiber Materials上。

（来源：Advanced Fiber Materials）