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高强高模石墨烯-聚乙烯醇复合纤维产业化技术

一、项目简介

高强高模石墨烯-聚乙烯醇复合纤维产业化技术，是以单层或少层石墨烯微片作为模板对PVA分子进行诱导取向，通过传统湿法纺丝工艺，制备出导电高强度高模量（强度超出普通PVA纤维50%）石墨烯/PVA复合纤维。在混凝土增强、轮胎帘子线、海产养殖、防弹材料和抗静电复合材料等领域具有很高的市场价值和竞争优势。

本项目瞄准国家及产业需求，解决目前国外对导电高强高模多功能PVA纤维进行技术封锁、中低端PVA产品同质化竞争严重、缺乏差异化产品技术以及产品亟需升级换代等市场痛点，发展导电高强高模石墨烯-PVA复合纤维产业化技术。项目所得成果将填补国内导电有机纤维的技术与产品空白。 

本项目负责人为中科院副研究员，主持参与国家863、重庆市科技攻关计划、国家自然科学基金等多项科研项目；并作为核心成员参与了国内首条石墨烯薄膜大规模生产线的设计与建设，具有丰富的实验室技术产业化经验。团队成员大都有海外留学经历,具有高分子纤维、化工工艺、物理等不同的学科背景，并且在石墨烯领域都具有丰富的研究背景，能够保证该项目的顺利实施。

我国在“十一五”、“ 十二五”和“十三五”期间化纤行业发展规划中，均把高强高模PVA纤维列为重点发展高新技术纤维。预计2020年国内年产量将达到12万吨，产品除了满足国内需求，还主要出口欧洲、南美洲、非洲及东南亚等区域，市场价值约数十亿元。

合作单位：中国科学院重庆绿色智能技术研究院、中石化四川维尼纶厂。

二、技术原理

在PVA热拉伸过程中（如图所示），由于杂乱无序的PVA分子链一端被固定在氧化石墨烯表面，分子间的滑移被抑制，无序的PVA分子链的另一端会沿着拉伸应力的方向进行取向排列，最后得到以氧化石墨烯为取向模板有序排列的PVA分子链，进而使得PVA纤维分子链的总体取向度得到提高，尤其是非晶区取向程度，与此同时氧化石墨烯微片相互搭接在纤维内部构建起了微观导电网络。

高强高模石墨烯-PVA复合纤维纺丝及原液