ACS Nano：用于电磁干扰屏蔽的结构功能集成石墨烯皮芳纶纤维

Nanoyu

2024-11-27

具有激动人心特性的结构功能集成聚合物纤维对于下一代技术越来越重要。

在此，北京大学Kun Jiao，Xin Gao，Jin Zhang报道了一种结构功能集成石墨烯皮芳族聚酰胺纤维(GRAF)，它具有高导电性、高强度和轻质的特点，编织后可有效屏蔽电磁干扰(EMI)。

文章要点

1）以芳族聚酰胺聚阴离子(APA)作为粘合剂和蚀刻剂，通过浸涂策略将石墨烯自组装到芳族聚酰胺纤维表面。分子动力学(MD)模拟结果表明，APA改性芳族聚酰胺链与石墨烯的结合能(1.3 J/m²)优于芳族聚酰胺链与石墨烯的结合能(0.2 J/m²)。APA具有更高的表面能(55.2 mJ/m²)，可以蚀刻纤维表面形成凹槽，从而使石墨烯能够有效吸附和自组装到纤维表面。

2）GRAF具有1062.04±116.78 S/m的高电导率，以及优异的强度(4.66±0.16 GPa)和模量(106.33±8.21 GPa)，优于大多数报道的导电复合纤维（例如天然纤维、聚合物基纤维、无机纤维等）。

3）使用结构功能集成GRAF编织的功能织物在X波段的EMI屏蔽效率(SE)高达67.86 dB，并可在12V电压下40秒内快速加热至200 °C。此外，GRAF织物在长期洗涤后仍能保持其电导性，表现出优异的耐洗涤性。

这项研究展示了一种制造结构功能集成材料的有效方法，并展示了碳纤维在EMI屏蔽方面的前景。

参考文献

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

DOI: 10.1021/acsnano.4c11782

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c11782