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　　可持续的石墨烯涂层亚麻织物，具有双光热/电热功能和抗菌活性，面向环保智能纺织品

　　石墨烯（graphene, Gr）涂层纺织品因其导电性、柔韧性和耐久性而日益受到关注，成为可穿戴电子、能源存储和智能织物的有前景材料。然而，石墨烯负载量对纺织品基材整体性能的影响尚未得到充分探索。在本研究中，研究人员采用可持续工艺，以受控量的石墨烯涂覆亚麻纺织

　　石墨烯（graphene, Gr）涂层纺织品因其导电性、柔韧性和耐久性而日益受到关注，成为可穿戴电子、能源存储和智能织物的有前景材料。然而，石墨烯负载量对纺织品基材整体性能的影响尚未得到充分探索。在本研究中，研究人员采用可持续工艺，以受控量的石墨烯涂覆亚麻纺织品，并进行了系统表征。拉曼光谱（Raman spectroscopy）和场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）分析证实了均匀的石墨烯沉积，而热重分析（TGA）实现了石墨烯负载量的定量。傅里叶变换红外光谱（FTIR）结果表明，涂覆后亚麻纤维的化学结构保持不变。石墨烯层改变了表面性质，将纺织品从亲水性转变为疏水性，并减缓了其自然生物降解。电导率随石墨烯含量增加而增加，在高于2 wt%时出现急剧转变，织物变得导电。在约3 wt%石墨烯时，纺织品表现出优异的电热加热性能，在20 V施加电压下达到180 °C。光热实验表明，在太阳光照射5分钟后，温度升高至约70 °C。这种温升足以在阳光下诱导杀菌效果，有效抑制细菌生长。这些结果表明，受控的石墨烯沉积可以有效调控亚麻纺织品的多功能特性，结合了柔韧性、环境可持续性和高效热管理。此类材料在太阳能加热服装、自消毒织物和太阳能驱动水净化等应用中显示出巨大潜力。

　　电子纺织品（e-textiles）因其轻质、透气、柔性等特性，被视为下一代可穿戴技术的关键组件。其中，可穿戴加热器在个人热管理和医疗保健领域前景广阔，具有舒适性、低功耗及与服装集成等优势。石墨烯（graphene, Gr）作为一种二维碳纳米材料，具有高拉伸强度、优异的电导率、高热导率（~5000 W m-1K-1）以及化学和热稳定性，在柔性电子和电子纺织品中受到广泛关注。然而，目前大多数用于制备电子纺织品的基础织物仍为合成且不可生物降解的材料，这引发了对耐久性和生态影响的担忧。此外，已有研究多采用高石墨烯负载量（常超过5 wt%），可能损害织物的柔韧性、透气性和舒适性；且制备过程常涉及有毒溶剂或复杂化学处理，不利于环境可持续性和规模化。因此，需要开发一种绿色、低负载、多功能集成的石墨烯涂层天然纤维纺织品，以兼顾性能与环保。

　　本研究提出了一种基于水分散石墨烯的绿色涂层工艺，将亚麻织物（flax fabric）与石墨烯结合，制备了具有双光热/电热功能和抗菌活性的多功能纺织品。研究人员系统研究了不同低石墨烯负载量（≤3 wt%）对织物性能的影响，发现：石墨烯涂层使亚麻织物从亲水变为疏水，延缓了生物降解；在3 wt%石墨烯时，织物在20 V电压下达到182 °C的电热温度，在阳光照射5分钟后达到约70 °C的光热温度，并实现99%以上的大肠杆菌（Escherichia coli）灭活。该研究发表在《Materials Advances》上，展示了通过可控石墨烯沉积实现天然纤维纺织品多功能化的策略，为太阳能加热服装、自消毒织物和太阳能驱动水净化等应用提供了可持续方案。

　　研究人员采用浸轧-烘干-固化（pad-dry-cure）工艺，以氧化石墨烯（graphene oxide, GO）/还原剂基墨水（由Grafren开发，专利WO2021260127A1）涂覆亚麻织物（面密度554 g m-2），随后在线Torr）下通过快速热退火系统（JetFirst 100/150炉，Jipelec）干燥2.5分钟。GO墨水通过超声分散和专利的GO片分离工艺（WO2020260653A1）制备，平均横向尺寸500±50 nm，浓度0.1–0.5 wt%。主要表征手段包括：场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）观察形貌，热重分析（TGA）估算石墨烯含量，拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析结构，接触角测量评估润湿性，土壤掩埋实验评估生物降解性，垂直燃烧测试评估阻燃性，宽带介电谱仪（BDS）测量电导率，红外热像仪记录电热和光热温度，以及根据AATCC 100标准采用菌落计数法进行抗菌测试（大肠杆菌ATCC 25922）。

　　FE-SEM观察显示，低石墨烯负载量（Gr-0.5）时涂层薄且不连续，纤维表面仍可见；高负载量（Gr-2.5）时纤维均匀覆盖，表面粗糙，出现褶皱片状结构，表明形成连续的石墨烯网络。

　　2D/IG≈0.23）表明为少层石墨烯。FTIR显示涂层后纤维素化学结构未改变，但出现羰基（C=O）和脂肪族基团特征峰，可能源于添加剂。紫外-可见（UV-Vis）光谱显示石墨烯涂层增强了宽带吸收并降低了反射率，提高了紫外屏蔽能力。

　　水接触角测量表明，未处理织物接触角约60°，呈中度亲水；石墨烯涂层后接触角升至85–98°，并保持稳定，表明织物转变为疏水表面。

　　TGA分析显示，石墨烯涂层提高了织物的热稳定性，最终残炭量（800 °C）从UF的0.5%增至Gr-3的3.3%，扣除基底后估算出石墨烯含量分别为0.6%、0.9%、2%和3%，与预期负载量一致。

　　土壤掩埋实验（58 °C）表明，未处理织物约50天后完全降解，而Gr-0.5至Gr-2.5样品在35天后未见明显降解，56天后才出现初步降解迹象。石墨烯涂层形成保护屏障，减缓了微生物对纤维素纤维的侵蚀。

　　垂直燃烧测试显示，未处理织物火焰传播迅速（约10秒完全燃烧），而Gr-0.5和Gr-2.5的完全燃烧时间分别延长至22秒和32秒。石墨烯涂层通过物理屏障和热传导作用延缓了火焰蔓延。

　　-10S cm-1），3 wt%石墨烯涂层后电导率增至约10-8S cm-1，电阻从247 kΩ降至0.8 kΩ，形成导电渗流网络，可点亮发光二极管（LED）。

　　在20 V电压下，Gr-3、Gr-2.5、Gr-1.5分别达到182 °C、140 °C、60 °C，Gr-0.5和UF无明显温升。红外图像显示均匀加热，温度在约20秒内达到稳定。该电热性能优于已报道的大多数石墨烯涂层纺织品（见表2），且采用了更低电压（

　　多次洗涤后，Gr-1.5和Gr-2.5的最大温度显著下降，而Gr-3仅适度降低，表明高石墨烯负载量形成的牢固导电网络能更好地抵抗洗涤造成的机械损伤。

　　-2，25–27 °C）照射下，Gr-2.5和Gr-3在5分钟内达到65–70 °C的稳定温度，未处理织物无温升。石墨烯的宽带吸收和高热导率实现了高效光热转换。

　　以大肠杆菌为模型，Gr涂层织物在阳光照射15分钟后实现>

　　99%的细菌灭活，而暗处对照和未处理织物无抗菌效果。该杀菌效应源于光热升温（>

　　65 °C），可能还涉及活性氧（ROS）生成。

　　石墨烯涂层赋予了亚麻织物导电性、电热/光热加热、紫外屏蔽、抗菌等多功能特性，且保持了织物原有的柔韧性和可持续性。讨论部分指出，这些特性使石墨烯涂层织物在智能可穿戴、医疗纺织品、防护服装和太阳能驱动水净化等领域具有应用潜力。研究结论翻译如下：

　　**结论**：本研究表明，用均匀的纳米结构石墨烯层涂覆亚麻基纺织品可有效赋予材料多功能特性。石墨烯（Gr）涂层将传统纺织品转变为具有先进性能的多功能材料。其高电导率使传感器和电子元件的无缝集成成为可能，使石墨烯成为智能纺织品和可穿戴技术的理想选择。石墨烯还表现出强烈的光热效应，可在太阳光照射下高效加热，降低能源需乐虎国际求。由于其优异的热导率，它有助于热调节，维持稳定的基础体温并限制环境变化下的热波动。紫外-可见吸收结果表明，增加石墨烯含量可增强紫外吸收，表明石墨烯涂层织物具有改进的紫外屏蔽能力。石墨烯涂层织物还表现出显著的抗菌活性，由电热和光热效应驱动，抑制细菌生长。这些综合特性使石墨烯涂层织物在医疗纺织品、防护服装以及集成舒适性、安全性和功能性的下一代可穿戴服装中特别具有吸引力。