具有激動人心特性的結構功能集成聚合物纖維對于下一代技術越來越重要。

在此，北京大學Kun Jiao，Xin Gao，Jin Zhang等人報道了一種結構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)模擬結果表明，APA改性芳族聚酰胺鏈與石墨烯的結合能(1.3 J/m²)優于芳族聚酰胺鏈與石墨烯的結合能(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，以及優異的強度(4.66±0.16 GPa)和模量(106.33±8.21 GPa)，優于大多數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）使用結構功能集成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，表現出優異的耐洗滌性。

這項研究展示了一種制造結構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