以石墨烯纤维为代表的碳基纤维因其优异的导电性、导热性、透气性、柔韧性、阻燃性、质轻等特点，在功能性织物、储能组件、环境修复等领域备受关注。 自2011年景展院长课题组通过干法纺丝技术获得第一根纯石墨烯纤维以来，石墨烯纤维的热性能和电性能取得了长足的进步。 目前石墨烯纤维的最佳导电率和导热率已达到S/m(Gao's, Adv..2016, 28, 6449-6456.)和/mK(Lian's, 2015, 349, 1083-1087.)。
图1 干法纺丝制备石墨烯纤维
为了进一步将优异性能的石墨烯纤维推向大规模实际应用，最直接有效的途径就是制备石墨烯纤维织物。 石墨烯纤维作为典型的碳基纤维，表现出数学和物理惰性，在不添加粘合剂的情况下，通过常规手段很难实现纤维之间的强相互作用，导致织物的综合性能远高于织物的水平。单根石墨烯纤维。
鉴于此，四川大学院长课题组在连续干法纺丝的基础上研发了“湿法熔融组装技术”（wet-）来制备石墨烯短纤维。 自熔现象使随机取向的短石墨烯纤维在重叠节点处熔合在一起，成功研制出第一种由纯石墨烯纤维组成的无纺布。
图2 制备工艺流程图
其制备工艺主要包括三个步骤：
1）氧化石墨烯短纤维的连续干法纺丝和预干燥；
2）氧化石墨烯短纤维干法熔融组装生产无纺布结构；
3)氧化石墨烯纤维无纺布还原并经3000℃高温石墨化处理得到石墨烯纤维无纺布。
该制备方法需要注意三个关键问题：
1）以氧化石墨烯短纤维连续纺丝作为无纺布的结构单元；
2）通过两步干燥过程控制纤维的收缩，保持织物的结构；
3）通过纤维的熔合，使纤维之间产生很强的相互作用，从而产生结构稳定的纤维网络。
图3 氧化石墨烯纤维及制备的石墨烯纤维非织造布的干法熔融组装过程
最终制备的全石墨烯纤维无纺布由随机取向的石墨烯短纤维组成。 无纺布具有微孔、重量轻、具有良好的柔韧性和结构稳定性。 其最大的创新之处在于，石墨烯纤维通过干熔组装的方式在重叠接头处熔合，极大地改善了纤维之间的相互作用。
图4 石墨烯纤维非织造布的微观结构
这些全石墨烯纤维非织造布的面内电导率约为S/m，导热率达到301 W/mK。 由于其密度低至0.22g/cm-3，其比热导率和比电导率远低于文献报道的碳纳米管薄膜和石墨烯薄膜，甚至低于单根石墨烯纤维。
图 5. 导热性和导电性
基于以上优异性能，石墨烯纤维无纺布可用作能源领域的电极材料、快速高效的电热织物、吸收有机物的吸油纸等。 与商用电加热装置相比，石墨烯纤维无纺布具有热响应快、工作湿度高等明显优势，有望在可穿戴电加热领域大显身手。 无纺布对有机物的吸附能力和吸附率明显优于商用吸油毡，同时受益于较高的结构稳定性，可能比三元吸油毡更适合实际吸油应用。三维碳气凝胶。
图6 石墨烯纤维非织造布的电加热和吸油应用
此外，构成无纺布的石墨烯纤维结构具有高度可设计性，这使得高性能、多功能石墨烯纤维织物在电热、吸附、能源、催化、复合材料等领域具有广阔的前景。
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