Kimyasal elyaf endüstrisi yüksek performanslı ve çok işlevli dönüşüm peşinde koşarken, grafen elyaf içi boş 3D malzemeler, benzersiz yapıları ve mükemmel performanslarıyla geleneksel kimyasal elyafların sınırlamalarını aşmada kilit bir güç haline geldi. Sadece endüstriye teknolojik canlılık katmakla kalmıyor, aynı zamanda uygulama sınırlarını da genişletiyorlar. Değerleri ve üretim süreçleri derinlemesine tartışılmaya değer.

grafen elyaf içi boş 3D malzemeler, ilk olarak geleneksel kimyasal elyafların performans darboğazını aştı. Polyester ve naylon gibi geleneksel kimyasal elyaflar düşük maliyetli olsalar da, yetersiz mukavemet ve zayıf hava direnci gibi sorunları vardır ve bu da üst düzey alanların ihtiyaçlarını karşılamayı zorlaştırmaktadır. Grafenin yüksek mukavemeti ve yüksek iletkenliği, içi boş 3D yapının hafifliği ve yüksek nefes alabilirliği ile birleştirildiğinde, malzemenin çekme mukavemeti, sıradan kimyasal elyaflardan %30 daha yüksektir. Ayrıca mükemmel termal iletkenliğe ve UV direncine sahiptir. Doğrudan üst düzey dış mekan giysileri, havacılık hafif bileşenleri ve diğer senaryolarda kullanılabilir ve kimyasal elyaf malzemelerin yüksek performanslı alanındaki boşluğu doldurur.

İkincisi, bu malzeme kimyasal elyaf endüstrisinin fonksiyonel yükseltmesini teşvik eder. Geleneksel kimyasal elyaflar tek işlevlidir ve çoğunlukla tekstil kumaşları alanıyla sınırlıdır. Ancak, grafen elyaf içi boş 3D malzemeler, içi boş yapının adsorpsiyon özellikleri ve grafenin antibakteriyel özellikleri sayesinde tıbbi antibakteriyel pansumanlar ve su filtresi malzemeleri gibi fonksiyonel ürünler geliştirebilir. Örneğin, içi boş kanalları sudaki kirleticileri verimli bir şekilde emebilir, %95 'ten fazla filtrasyon verimliliğine sahiptir ve grafenin antibakteriyel özellikleri, bakteri üremesini engelleyebilir, çevre koruma ve tıbbi tedavi gibi alanlar arası uygulamalar için olanaklar sağlar ve kimyasal elyaf endüstrisinin pazar alanını genişletir.

grafen elyaf içi boş 3D malzemeler aynı zamanda endüstrinin düşük karbon ihtiyaçlarını da karşılamaktadır. Üretim sürecinde, biyolojik olarak parçalanabilir polimerler matris olarak kullanılabilir, düşük dozda grafen nanosheetleri (sadece %0,5-%1 eklenmesi performans sıçraması sağlayabilir), kaynak tüketimini azaltır; aynı zamanda, içi boş yapı malzeme yoğunluğunu %40 azaltır, bu da sonraki işlemlerde boya ve katkı maddelerinin kullanımını azaltmaya yardımcı olur, kimyasal elyaf endüstrisinin "çift karbon" hedefine ulaşmasına yardımcı olur ve endüstrinin yeşile dönüşümünü teşvik eder.

malzemenin hazırlanması dört temel adım gerektirir. İlk adım, ham maddelerin hazırlanmasıdır. Grafen nanosheetleri, ultrasonik dağılım teknolojisi ile polyester veya poliamid iplik sıvısına eşit olarak dağıtılır. Grafenin homojen dağılımını sağlamak için dağılım konsantrasyonu ve partikül boyutu kontrol edilir, bu da malzeme performansını sağlamanın temelidir. İkinci adım, kompozit ipliktir. Eriyik eğirme ekipmanında eğirme için içi boş bir iğne kullanılır. İğne açıklığı (genellikle 0,1-0,3 mm) ve eğirme sıcaklığı (260-280℃) ayarlanarak, eğrilmiş lifler içi boş bir yapı oluşturur ve lif uzama katını (genellikle 3-5 kat) kontrol etmek için çekme cihazı kullanılır, lif mukavemetini artırmak için; üçüncü adım, 3D şekillendirme işlemidir, burada eğrilmiş içi boş lifler bir örgü makinesi aracılığıyla 3D'ye örülür. Üç boyutlu yapı için, örgü yoğunluğu uygulama gereksinimlerine göre ayarlanır. Örneğin, filtre malzemeleri için kullanıldığında gevşek örgü kullanılır ve yapısal parçalar için sıkı örgü kullanılır. Son adım, işlem sonrası ve testtir. 3D kalıplanmış malzeme ısı ayarlanır (sıcaklık 120-150°C) yapıyı stabilize etmek için ve daha sonra boşluk bir elektron mikroskobu ile tespit edilir ve ürünün endüstri standartlarını karşıladığından emin olmak için mekanik özellikler bir çekme test makinesi ile test edilir.

Günümüzde, grafen elyaf içi boş 3D malzemeler birçok alanda ortaya çıkmıştır. Üretim süreçlerinin sürekli optimizasyonu ve maliyetin düşürülmesiyle, kimyasal elyaf endüstrisinin "temel üretim"den "üst düzey akıllı üretime" dönüşümünü daha da teşvik edecek ve endüstrinin yüksek kaliteli gelişimi için temel itici güç haline gelecektir.