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0 在探索高性能与多功能集成的科技前沿，结构功能一体化的聚合物纤维正逐步成为研究的核心。近日，北京大学张锦院士领导的科研团队在权威学术期刊ACS Nano上发表了一项题为“石墨烯包覆芳纶纤维的结构功能一体化及其在电磁干扰屏蔽中的应用”的研究，成功研发出一种新型石墨烯-芳纶纤维(GRAF)，该纤维兼具高导电性、高强度和轻质特性。
研究团队采用创新的浸涂技术，利用芳纶聚阴离子(APA)作为粘合剂和蚀刻剂，成功将石墨烯自组装至芳纶纤维表面。通过分子动力学(MD)模拟，团队发现APA改性后的芳纶链与石墨烯的结合能显著增强(达到1.3J/m²)，远高于未改性芳纶链与石墨烯的结合能(0.2J/m²)。APA的高表面能(55.2mJ/m²)使其能够有效蚀刻纤维表面，形成有利于石墨烯吸附和自组装的微纳结构。
GRAF纤维展现出了卓越的综合性能：导电率高达1062.04±116.78 S/m，拉伸强度为4.66±0.16 GPa，模量达到106.33±8.21 GPa，这些性能指标均优于目前报道的大多数导电复合纤维。当GRAF纤维被编织成功能织物时，其在X波段的电磁干扰屏蔽效率(SE)高达67.86dB，且在12V电压下能迅速加热至200°C，加热时间仅需40秒。此外，GRAF织物还具有良好的耐洗涤性，长期洗涤后导电性能依然稳定。
这项研究不仅提出了一种全新的结构功能集成材料制备方法，还展示了碳烯纤维在电磁干扰屏蔽领域的巨大应用潜力。GRAF纤维凭借其独特的性能组合，如高导电性、高强度和轻质特性，为电磁屏蔽材料的发展注入了新的活力。
综上所述，张锦院士团队通过APA粘合剂辅助自组装策略，成功制备了高性能的结构功能集成GRAF纤维。这些纤维不仅具有出色的导电性和机械强度，还展现出了卓越的电磁干扰屏蔽效率和电热响应特性。这一研究成果为合成结构功能集成的芳纶纤维和织物提供了创新思路，有望在未来科技和工业领域发挥重要作用，引领电磁干扰屏蔽新材料的发展潮流。
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