Da die Chemiefaserindustrie eine Hochleistungs- und multifunktionale Transformation anstrebt, sind hohle 3D-Materialien aus Graphenfasern mit ihrer einzigartigen Struktur und hervorragenden Leistung zu einer Schlüsselfaktor geworden, um die Einschränkungen traditioneller Chemiefasern zu überwinden. Sie injizieren nicht nur technologische Vitalität in die Industrie, sondern erweitern auch die Anwendungsgrenzen. Ihr Wert und ihr Produktionsprozess sind eine eingehende Diskussion wert.

Hohle 3D-Materialien aus Graphenfasern durchbrachen zunächst den Leistungsengpass traditioneller Chemiefasern. Obwohl traditionelle Chemiefasern wie Polyester und Nylon kostengünstig sind, weisen sie Probleme wie unzureichende Festigkeit und schlechte Witterungsbeständigkeit auf, wodurch es schwierig ist, die Anforderungen von High-End-Bereichen zu erfüllen. Wenn die hohe Festigkeit und hohe Leitfähigkeit von Graphen mit der Leichtigkeit und hohen Atmungsaktivität der hohlen 3D-Struktur kombiniert werden, ist die Zugfestigkeit des Materials um mehr als 30% höher als die herkömmlicher Chemiefasern. Es hat auch eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und UV-Beständigkeit. Es kann direkt in High-End-Outdoor-Bekleidung, leichten Komponenten für die Luft- und Raumfahrt und anderen Szenarien eingesetzt werden und füllt die Lücke im High-Performance-Bereich von Chemiefasermaterialien.

Zweitens fördert dieses Material die funktionale Aufrüstung der Chemiefaserindustrie. Traditionelle Chemiefasern haben einzelne Funktionen und sind meist auf den Bereich der Textilgewebe beschränkt. Hohle 3D-Materialien aus Graphenfasern können jedoch funktionale Produkte wie medizinische antibakterielle Verbände und Wasserfiltermaterialien entwickeln, indem sie die Adsorptionseigenschaften der Hohlstruktur und die antibakteriellen Eigenschaften von Graphen nutzen. Beispielsweise können seine hohlen Kanäle Schadstoffe im Wasser effizient absorbieren, mit einem Filtrationseffizienz von mehr als 95%, und die antibakteriellen Eigenschaften von Graphen können das Wachstum von Bakterien hemmen, was Möglichkeiten für bereichsübergreifende Anwendungen wie Umweltschutz und medizinische Behandlung bietet und das Marktgebiet der Chemiefaserindustrie erweitert.

erfüllen hohle 3D-Materialien aus Graphenfasern auch die Low-Carbon-Anforderungen der Industrie. In ihrem Produktionsprozess können biologisch abbaubare Polymere als Matrix verwendet werden, mit einer geringen Dosierung von Graphen-Nanosheets (nur 0,5%-1% Zusatz kann einen Leistungssprung erzielen), wodurch der Ressourcenverbrauch reduziert wird; gleichzeitig reduziert die Hohlstruktur die Materialdichte um 40%, was die Verwendung von Farbstoffen und Additiven in der nachfolgenden Verarbeitung reduzieren kann, was der Chemiefaserindustrie hilft, das "Doppelkohlenstoff"-Ziel zu erreichen und die Transformation der Industrie in Richtung Grün zu fördern.

erfordert die Herstellung des Materials vier wichtige Schritte. Der erste Schritt ist die Herstellung von Rohstoffen. Die Graphen-Nanosheets werden durch Ultraschall-Dispergierungstechnologie gleichmäßig in der Polyester- oder Polyamid-Spinnflüssigkeit dispergiert. Die Dispersionskonzentration und die Partikelgröße werden kontrolliert, um eine gleichmäßige Verteilung von Graphen zu gewährleisten, was die Grundlage für die Gewährleistung der Materialleistung ist. Der zweite Schritt ist das Verbundspinnen. Eine Hohlspinndüse wird zum Spinnen in der Schmelzspinnanlage verwendet. Durch Einstellen der Düsenöffnung (normalerweise 0,1-0,3 mm) und der Spinntemperatur (260-280℃), bilden die gesponnenen Fasern eine Hohlstruktur, und die Zugvorrichtung wird verwendet, um die Faserstreckung mehrfach zu steuern (normalerweise 3-5 mal), um die Faserfestigkeit zu verbessern; der dritte Schritt ist die 3D-Formverarbeitung, bei der die gesponnenen Hohlfasern durch eine Flechtmaschine zu 3D-Strukturen geflochten werden. Die Webdichte wird entsprechend den Anwendungsanforderungen angepasst. Beispielsweise wird lockeres Weben verwendet, wenn es für Filtermaterialien verwendet wird, und dichtes Weben wird für Strukturteile verwendet. Der letzte Schritt ist die Nachbearbeitung und Prüfung. Das 3D-geformte Material wird wärmefixiert (Temperatur 120-150°C), um die Struktur zu stabilisieren, und dann wird die Hohlheit mit einem Elektronenmikroskop nachgewiesen und die mechanischen Eigenschaften mit einer Zugprüfmaschine getestet, um sicherzustellen, dass das Produkt den Industriestandards entspricht.

Heute sind hohle 3D-Materialien aus Graphenfasern in vielen Bereichen aufgetaucht. Mit der kontinuierlichen Optimierung der Produktionsprozesse und der Kostensenkung wird es die Transformation der Chemiefaserindustrie von "Grundherstellung" zu "High-End-Intelligent Manufacturing" weiter fördern und zur treibenden Kraft für die qualitativ hochwertige Entwicklung der Industrie werden.