具有激動人心特性的結(jié)構(gòu)功能集成聚合物纖維對于下一代技術(shù)越來越重要。

在此，北京大學Kun Jiao，Xin Gao，Jin Zhang等人報道了一種結(jié)構(gòu)功能集成石墨烯皮芳族聚酰胺纖維(GRAF)，它具有高導電性、高強度和輕質(zhì)的特點，編織后可有效屏蔽電磁干擾(EMI)。

文章要點

1）以芳族聚酰胺聚陰離子(APA)作為粘合劑和蝕刻劑，通過浸涂策略將石墨烯自組裝到芳族聚酰胺纖維表面。分子動力學(MD)模擬結(jié)果表明，APA改性芳族聚酰胺鏈與石墨烯的結(jié)合能(1.3 J/m²)優(yōu)于芳族聚酰胺鏈與石墨烯的結(jié)合能(0.2 J/m²)。APA具有更高的表面能(55.2 mJ/m²)，可以蝕刻纖維表面形成凹槽，從而使石墨烯能夠有效吸附和自組裝到纖維表面。

2）GRAF具有1062.04±116.78 S/m的高電導率，以及優(yōu)異的強度(4.66±0.16 GPa)和模量(106.33±8.21 GPa)，優(yōu)于大多數(shù)報道的導電復合纖維（例如天然纖維、聚合物基纖維、無機纖維等）。

3）使用結(jié)構(gòu)功能集成GRAF編織的功能織物在X波段的EMI屏蔽效率(SE)高達67.86 dB，并可在12V電壓下40秒內(nèi)快速加熱至200 °C。此外，GRAF織物在長期洗滌后仍能保持其電導性，表現(xiàn)出優(yōu)異的耐洗滌性。

這項研究展示了一種制造結(jié)構(gòu)功能集成材料的有效方法，并展示了碳纖維在EMI屏蔽方面的前景。

參考文獻

Quanfen Guo, et al, Structural−Functional Integrated GrapheneSkinned Aramid Fibers for Electromagnetic Interference Shielding, ACS Nano, 2024

DOI: 10.1021/acsnano.4c11782