石墨烯是一种碳原子以sp2杂化轨道组成的二维碳纳米材料,其具有优异的导电性、导热性、热稳定性和力学性能,因此,石墨烯基纤维具有高强度、高导电等特性,其在传感器、电容器等领域展示了广泛的应用前景。然而,迄今为止制备的石墨烯基纤维导电性还不够高或者强度和导电性能不能同时满足人们的期望,这极大地限制了石墨烯基纤维的发展与应用。本课题主要从两个方面对石墨烯基纤维进行研究,其一是通过在聚乙烯醇/银纳米线(PVA-AgNWs)纤维表面进行涂覆石墨烯,利用石墨烯与AgNWs对纤维的协同作用显著提高纤维的导电性能。其二是通过向石墨烯纤维中掺杂银离子(Ag+)以提高纤维的致密性,在提高石墨烯纤维导电性的同时提高力学性能。本文的主要研究内容和结论如下:(1)PVA-AgNWs纤维涂覆石墨烯的研究。将制备的AgNWs与PVA混合后纺丝得到PVA-AgNWs纤维,将制备的氧化石墨烯(GO)与PVA混合制成分散液并对纤维进行涂覆,得到GO/PVA-AgNWs纤维,再用Na2S2O2溶液还原,得到还原GO(rGO)涂覆的纤维,研究GO含量和涂覆次数等对纤维的形貌和导电性的影响规律。结果表明,随着涂覆液中GO含量增加,沉积在纤维表面上的GO增加。当涂覆液中GO/PVA重量比为1:0.5时,涂覆层能达到较均匀致密的效果,当涂覆3次时,纤维的电导率可达到2.05×10-3 S/m。(2)银离子掺杂石墨烯纤维的成型研究。制备含氨水的GO水分散液,然后采用湿法纺丝法将分散液从喷丝孔挤入含AgNO3和丙酮的凝固浴中,在纤维凝固的同时Ag+扩散至纤维内部,得到含银GO纤维,最后浸泡在含维生素C的水溶液中得到含银rGO纤维。探究了凝固浴中AgNO3含量和丙酮浓度对纤维凝固时间、纤维形貌、纤维中银离子含量的影响,研究了成型过程中Ag+和NH4+的置换规律。结果表明:纤维内部除Ag+通过置换NH4+与GO结合外,还存在游离的Ag+,当凝固浴中AgN03的含量达到或超过1.5 wt%后,GO纤维中银离子含量变化不大。随着Ag+的引入,纤维的空隙明显减少。(3)银离子掺杂石墨烯纤维的结构性能研究。用电镜、电导率仪、纤维强力仪研究了银含量对石墨烯纤维的形貌、力学性能和电性能的影响。结果表明,与纯GO纤维相比,银掺杂后的纤维致密度显著提高,导致力学性能的显著提高,当银含量达30 wt%时抗拉强度由纯GO纤维89 MPa提升至179 MPa,该银含量的rGO纤维的电导率可由纯石墨烯纤维的1.61×103 S/m上升至2.14X 104S/m。