Καθώς η βιομηχανία χημικών ινών επιδιώκει μετασχηματισμό υψηλής απόδοσης και πολλαπλών λειτουργιών, τα τρισδιάστατα υλικά κοίλων ινών γραφενίου έχουν γίνει βασική δύναμη για την υπέρβαση των περιορισμών των παραδοσιακών χημικών ινών με τη μοναδική τους δομή και την εξαιρετική απόδοσή τους. Όχι μόνο εγχέουν τεχνολογική ζωτικότητα στη βιομηχανία, αλλά επεκτείνουν και τα όρια εφαρμογής. Η αξία και η διαδικασία παραγωγής του αξίζουν σε βάθος συζήτηση.

Τα τρισδιάστατα υλικά κοίλων ινών γραφενίου ξεπέρασαν πρώτα το μπουκάλι απόδοσης των παραδοσιακών χημικών ινών. Αν και οι παραδοσιακές χημικές ίνες όπως ο πολυεστέρας και το νάιλον έχουν χαμηλό κόστος, έχουν προβλήματα όπως ανεπαρκή αντοχή και κακή αντοχή στις καιρικές συνθήκες, καθιστώντας δύσκολη την κάλυψη των αναγκών των κορυφαίων πεδίων. Όταν η υψηλή αντοχή και η υψηλή αγωγιμότητα του γραφενίου συνδυάζονται με το ελαφρύ και την υψηλή διαπνοή της κοίλης τρισδιάστατης δομής, η αντοχή σε εφελκυσμό του υλικού είναι περισσότερο από 30% υψηλότερη από αυτή των συνηθισμένων χημικών ινών. Έχει επίσης εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα και αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα σε ρούχα εξωτερικού χώρου υψηλής ποιότητας, ελαφριά εξαρτήματα αεροδιαστημικής και άλλα σενάρια, καλύπτοντας το κενό στον τομέα υψηλής απόδοσης των υλικών χημικών ινών.

Δεύτερον, αυτό το υλικό προωθεί τη λειτουργική αναβάθμιση της βιομηχανίας χημικών ινών. Οι παραδοσιακές χημικές ίνες έχουν μεμονωμένες λειτουργίες και περιορίζονται κυρίως στον τομέα των υφασμάτων. Ωστόσο, τα τρισδιάστατα υλικά κοίλων ινών γραφενίου μπορούν να αναπτύξουν λειτουργικά προϊόντα όπως ιατρικά αντιβακτηριακά επιθέματα και υλικά φίλτρων νερού χάρη στις ιδιότητες προσρόφησης της κοίλης δομής και τις αντιβακτηριακές ιδιότητες του γραφενίου. Για παράδειγμα, τα κοίλα κανάλια του μπορούν να απορροφήσουν αποτελεσματικά ρύπους στο νερό, με απόδοση διήθησης άνω του 95%, και οι αντιβακτηριακές ιδιότητες του γραφενίου μπορούν να αναστείλουν την ανάπτυξη βακτηρίων, παρέχοντας δυνατότητες για διατομεακές εφαρμογές όπως η προστασία του περιβάλλοντος και η ιατρική περίθαλψη, και διευρύνοντας την αγορά της βιομηχανίας χημικών ινών.

Τα τρισδιάστατα υλικά κοίλων ινών γραφενίου ανταποκρίνονται επίσης στις ανάγκες χαμηλών εκπομπών άνθρακα της βιομηχανίας. Στη διαδικασία παραγωγής του, τα βιοδιασπώμενα πολυμερή μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μήτρα, με χαμηλή δοσολογία νανοφυλλιδίων γραφενίου (μόνο 0,5%-1% η προσθήκη μπορεί να επιτύχει ένα άλμα απόδοσης), μειώνοντας την κατανάλωση πόρων. ταυτόχρονα, η κοίλη δομή μειώνει την πυκνότητα του υλικού κατά 40%, γεγονός που μπορεί να μειώσει τη χρήση χρωστικών και προσθέτων στην επακόλουθη επεξεργασία, βοηθώντας τη βιομηχανία χημικών ινών να επιτύχει τον στόχο «διπλού άνθρακα» και προωθώντας τον μετασχηματισμό της βιομηχανίας σε πράσινη.

η προετοιμασία του υλικού απαιτεί τέσσερα βασικά βήματα. Το πρώτο βήμα είναι η προετοιμασία των πρώτων υλών. Τα νανοφυλλίδια γραφενίου διασκορπίζονται ομοιόμορφα στο υγρό κλώσης πολυεστέρα ή πολυαμιδίου μέσω τεχνολογίας διασποράς υπερήχων. Η συγκέντρωση διασποράς και το μέγεθος των σωματιδίων ελέγχονται για να εξασφαλιστεί η ομοιόμορφη κατανομή του γραφενίου, η οποία αποτελεί τη βάση για τη διασφάλιση της απόδοσης του υλικού. Το δεύτερο βήμα είναι η σύνθετη περιστροφή. Ένα κοίλο πιεστηρίο χρησιμοποιείται για περιστροφή στον εξοπλισμό περιστροφής τήγματος. Ρυθμίζοντας το διάφραγμα του πιεστηρίου (συνήθως 0,1-0,3mm) και τη θερμοκρασία περιστροφής (260-280℃), οι περιστρεφόμενες ίνες σχηματίζουν μια κοίλη δομή και η συσκευή έλξης χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του πολλαπλασιασμού της επιμήκυνσης των ινών (συνήθως 3-5 φορές) για τη βελτίωση της αντοχής των ινών. Το τρίτο βήμα είναι η επεξεργασία τρισδιάστατης διαμόρφωσης, όπου οι περιστρεφόμενες κοίλες ίνες υφαίνονται σε τρισδιάστατη μέσω μιας μηχανής πλέξης Για την τρισδιάστατη δομή, η πυκνότητα ύφανσης ρυθμίζεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις εφαρμογής. Για παράδειγμα, χρησιμοποιείται χαλαρή ύφανση όταν χρησιμοποιείται για υλικά φίλτρων και πυκνή ύφανση για δομικά μέρη. Το τελευταίο βήμα είναι η μετα-επεξεργασία και η δοκιμή. Το τρισδιάστατο διαμορφωμένο υλικό θερμαίνεται (θερμοκρασία 120-150°C) για τη σταθεροποίηση της δομής και στη συνέχεια η κοιλότητα ανιχνεύεται με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο και οι μηχανικές ιδιότητες δοκιμάζονται με μηχανή δοκιμής εφελκυσμού για να διασφαλιστεί ότι το προϊόν πληροί τα βιομηχανικά πρότυπα.

Σήμερα, τα τρισδιάστατα υλικά κοίλων ινών γραφενίου έχουν εμφανιστεί σε πολλούς τομείς. Με τη συνεχή βελτιστοποίηση των διαδικασιών παραγωγής και τη μείωση του κόστους, θα προωθήσει περαιτέρω τον μετασχηματισμό της βιομηχανίας χημικών ινών από την «βασική κατασκευή» στην «έξυπνη κατασκευή υψηλής ποιότητας» και θα γίνει η βασική κινητήρια δύναμη για την υψηλής ποιότητας ανάπτυξη της βιομηχανίας.