由于聚合物基材料界面熱阻和聚集性高，在實際應用中，多壁碳納米管（MWCNTs）的導熱系數已大大降低。在這項工作中，采用球磨法制備了氨基官能化黑磷（BP-NH2），通過共價鍵與羧化多壁碳納米管（MWCNTs-COOH）反應，以制備具有高導熱性和優異阻燃性的納米填料（BP-MWCNTs）。當將20.0wt％BP-MWCNTs摻入纖維素納米纖維（CNF）中時，CNF/BP-MWCNTs 20.0的平面熱導率為22.38±0.39W/m/K，跨平面熱導率為0.36±0.03W/m/K，導致各向異性指數為62.17。有效介質理論（EMT）計算表明，由于BP-NH2與MWCNTs-COOH之間的共價鍵，界面熱阻降低至純MWCNTs的1/39。同時，CNF/BP-MWCNTs 20.0可通過UL-94V-0等級測試，極限氧指數（LOI）值由18.1％提高到29.9％。其放熱率（PHRR）、總放熱（THR）、產煙率（SPR）、總產煙量（TSP）、每秒CO生成量（COP）和每秒CO2生成量（CO2P）峰值分別降低了37.47％、43.51％、50.00％、35.29％、50.00％和19.70％，這是由于形成了一種富含碳源（MWCNTs）、酸源（BP）和氣體源（氨基）的膨脹型阻燃體系。這種共價鍵策略為制備柔性材料以增強導熱性和阻燃性提供了新的思路。
圖1.CNF復合膜的制備過程。
圖2.BP-NH2與MWCNTs-COOH之間的共價反應機理。
圖3.BP-NH2的微觀形貌：（a）SEM圖像，（b）TEM圖像，（c）原子力顯微鏡圖像，（d）（c）中Line 1和Ling 2的高度。
圖4.BP和BP-NH2的研究：（a）XRD圖譜，（b）拉曼光譜，（c）XPS全掃描光譜，（d）BP XPS中的P2p信號，（e）BP-NH2 XPS中的P2p信號，（f）BP-NH2 XPS中的N1s信號，（g）紅外光譜，（h）TGA曲線，（i）DTG曲線。
圖5.MWCNTs-COOH和BP-MWCNTs的研究：（a）XRD圖，（b）拉曼光譜，（c）XPS全掃描光譜，（d）BP-MWCNTs XPS中的C1s信號,（e）BP-MWCNTs XPS中的N1s信號，（f）BP-MWCNTs XPS中的O1s信號，（g）BP、BP-NH2和BP-WMCTNS的固體31P NMR，（h）BP-NH2和BP-WMCTNS的固體1H NMR，（i）MWCNTs-COOH和BP-WMCTNS的固體13C NMR，（j）傅立葉變換紅外光譜，（k）TGA曲線，（l）DTG曲線。
圖6.（a）BP-MWCNTs的TEM圖像，（b）BP-MWCNTs的HRTEM圖像，（c）BP-MWCNTs的SEM圖像，（d）（c）中的元素數量和分布，（e）C元素，（f）O元素，（g）N元素，（h）P元素的映射分析。
圖7.（a）復合膜的韌性，（b）拉伸應力-應變曲線。
圖8.（a）復合膜的平面導熱率，（b）跨平面熱導率，（c）各向異性指數（AI）。
圖9.導熱機理示意圖。
圖10.CNF膜、CNF/MWCNTs-COOH 20.0和CNF/BP-MWCNTs 20.0的熱管理應用。（a）加熱過程中的紅外熱成像，（b）冷卻過程中的紅外熱成像。
圖11.（a）純CNF、CNF/MWCNTs-COOH 20.0、CNF/BP+MWCNTs-COOH 20.0和CNF/BP-MWCNTs 20.0的TGA曲線，（b）HRR曲線，（c）THR曲線，（d）SPR曲線，（e）TSP曲線，（f）COP曲線，（g）CO2P曲線，（h）LOI值和（i）UL-94垂直試驗。
圖12.殘留物的SEM：（a）純CNF，（b）CNF/MWCNTs-COOH 20.0，（c）CNF/BP+MWCNTs-COOH 20.0，（d）CNF/BP-MWCNTs 20.0。
圖13.殘留物的拉曼光譜：（a）純CNF，（b）CNF/MWCNTs-COOH 20.0，（c）CNF/BP+MWCNTs-COOH 20.0，（d）CNF/BP-MWCNTs 20.0。
圖14.殘留物的XPS全掃描光譜：（a）CNF/BP-MWCNTs 20.0；（b）XPS光譜中的C1s信號：（c）CNF/BP-MWCNTs 20.0 XPS光譜中的P2p信號；（d）CNF/BP-MWCNTs 20.0 XPS光譜中的O1s信號。
圖15.CNF/BP-MWCNTs 20.0的阻燃機理。
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