DOI: 10.1016/j.compscitech.2023.109992

随着现代电子器件的发展，迫切需要高性能的聚合物基导电复合材料。然而，大多数聚合物的热稳定性差，导电填料含量高，使得大多数复合材料的性能效率不尽如人意，这限制了其在高端领域的应用。芳纶和石墨烯都是极好的工程材料，其复合材料有望获得理想的性能。在此，研究者通过一种简单而有效的策略制备了聚合诱导的芳纶纳米纤维（PANF）/还原氧化石墨烯（rGO）复合膜。这两个部件的组装是通过低成本且可扩展的真空辅助过滤方法实现的。以PANFs为基体，rGO为填料，制备了具有多层结构、优异机械性能、出色热稳定性和阻燃性的PANF/rGO复合膜。复合膜的电导率可达4.8×103S/m，rGO含量为20%。相应地，该复合膜显示出优异的电磁干扰屏蔽性能，厚度为30μm的PANF/rGO复合膜的屏蔽效率可达33.6dB。此外，复合膜在较宽的加热温度范围（30-180℃）下也表现出较好的焦耳加热性能。这些优点有利于促进芳纶和石墨烯的实际工程应用。

图1.（a）PANF分散体的宏观照片；（b）和（c）PANFs的TEM图像；（d）GO分散体的宏观照片；（e）和（f）GO的TEM图像；（g）PANF/rGO-15%复合膜的宏观照片；（h）和（i）PANF/rGO-15%薄膜在不同放大倍率下的SEM图像（前视图）；（j）和（k）PANF/rGO-15%薄膜在不同放大倍率下的SEM图像（侧视图）；（l）PANF/GO和PANF/rGO-15%薄膜的FTIR光谱；（m）PANF/GO和PANF/rGO-15%薄膜的XPS光谱；（n）PANF/GO和PANF/rGO-15%薄膜的XRD图谱。

图2.（a）复合薄膜的应力-应变曲线；（b）一片复合膜（PANF/rGO-15%）的折叠和展开过程；（c）由一片复合膜（PANF/rGO-15%）折叠的船；（d）复合膜的TGA曲线；（e）–（g）复合膜的燃烧实验；（h）全燃烧前后复合膜的宏观照片；（i）–（k）燃烧后复合膜横截面的SEM图像。

图3.（a）8.2-12.4GHz频率范围内不同PANF/rGO薄膜的EMI SET；（d）频率为10.3GHz时不同PANF/rGO薄膜的SEA、SER和SET；（c）当频率为10.3GHz时不同PANF/rGO薄膜的功率系数A、R和T；（d）本研究中的EMI屏蔽机理示意图；（e）不同厚度PANF/rGO薄膜的EMI SET；（f）弯曲工艺前后不同PANF/rGO薄膜的EMI SET；（g）从导电填料含量的角度比较PANF/rGO薄膜与其他材料的EMI SET；（h）从样品厚度的角度比较PANF/rGO薄膜与其他材料的EMI SET；（i）PANF/rGO薄膜与其他材料的SSE/t值比较。

图4.PANF/rGO-15%薄膜的焦耳加热性能。（a）不同电压下PANF/rGO-15%的表面温度；（b）逐步增加/减少功率输入时PANF/rGO-15%的温度演变；（c）10V电压下PANF/rGO-15%在第1、第10、第50和第100次加热循环中的循环焦耳加热性能；（d）10V电压下PANF/rGO-15%的长期（3600s）温度稳定性；（e）处理前后两块冰（样品A和样品B，在模具中）的前视图；PANF/rGO-15%在10V电压下的热除冰性能；（f）两块冰的红外热图像。