DOI: 10.1016/j.compositesa.2020.106265
石墨烯納米片（GNS）膜由于氧含量和缺陷密度低，因此具有良好的導熱性和導電性。但是，層間相互作用力弱導致GNS膜的力學性能和柔性較差。為了應對這一挑戰，采用溶液混合的方法將芳族聚酰胺納米纖維（ANF）引入納米薄膜中，然后加入少量的水對溶液中的芳族聚酰胺納米纖維骨架（ANFF）進行調節。結果表明，向芳族聚酰胺納米纖維/二甲基亞砜（ANF/DMSO）懸浮液中添加少量水可以恢復ANF之間的氫鍵，從而促進ANF形成穩定的骨架。這種設計策略使柔性與導電性、導熱性之間取得了完美平衡。隨著水或ANFF含量的增加，GNS/ANFF復合膜的力學性能逐漸提高。電導率和導熱率不受水含量的影響，但隨著ANFF含量的增加而降低。最重要的是，僅添加2wt％ANFF（GNS-2）可以在不犧牲導電率和導熱率的情況下大大提高GNS薄膜的柔性。GNS-2復合膜的拉伸韌性從30.8提高到108.7 kJ m-3，而GNS膜的電導率和導熱率分別從827降至569 S cm-1以及從140降至131 W m-1 K-1。此外，即使經過1000次直接彎曲，復合膜仍能保持優異的柔性。綜上所述，GNS/ANFF復合膜具有良好的綜合性能且制備工藝簡單，在下一代柔性電子器件中具有廣闊的應用前景。
圖1.GNS/ANFF復合膜的制備示意圖。
圖2.GNS：（a）剝離前的SEM；（b）剝離后的SEM；（c）拉曼光譜；（d）XPS全光譜；（e）C1s的峰值擬合。
圖3.（a）Kevlar 49的數碼照片；添加不同水量后的ANFF/DMSO懸浮液：（b）數碼照片；（c）Zeta粒徑分布；（d）流變曲線；（e）加入不同水量后GNS-10薄膜的應變-應力曲線。
圖4.數碼照片：（a）GNS，GNS/ANFF懸浮液（上：放置前；下：30分鐘后）；（b）折疊前后的GNS膜和GNS/ANFF復合膜。
圖5.GNS膜和GNS-10復合膜：（a，b）表面形態的SEM圖像；（a1，b1）斷裂形態的SEM圖像；（a2，b2）N原子的SEM-EDS圖譜；（c）GNS/ANFF復合膜中柔性ANFF的示意圖。
圖6.（a）GNS膜和GNS/ANFF復合膜的典型應力-應變曲線；（b）GNS薄膜和GNS/ANFF復合薄膜的拉伸韌性；（c）ANFF溫度示意圖：（d）典型應力-應變曲線；（e）折疊前后。
圖7.GNS膜和GNS/ANFF復合膜：（a）面內熱擴散系數；（b）電話屏幕內（左：工作前；右：工作中）；（d）電話上GNS-10復合膜的相應溫度分布曲線。
圖8.GNS膜和GNS/ANFF復合膜：（a）導電性；（b）在8.2-12.4GHz（55±3μm）頻率范圍內的EMI屏蔽性能；（c）在10.3GHz頻率下的SEA，SER，SEtotal；（d）在10.3GHz頻率下的EMI反射（R）、吸收（A）和傳輸（T）系數。（e）GNS/ANFF復合膜對微波作用的示意圖。
圖9.（a）GNS-10復合膜在直接折疊時的歸一化電阻（R/R0）；（b）由GNS-10復合膜疊成的紙鶴。
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