成果简介
柔性电子器件需要具有良好机械柔性的导热材料来散热并确保最佳性能。本文，越南维新大学Van-Cuong Nguyen、Minh Canh Vu等研究人员在《ACS Appl. Nano Mater》期刊发表名为“Thermoconductive Graphene Fluoride Cross-Linked Aramid Nanofiber Composite Films with Enhanced Mechanical Flexibility and Flammable Retardancy for Thermal Management in Wearable Electronics”的论文，研究报告了由芳纶纳米纤维（ANF）和剥离氟化石墨烯（EGF）纳米片组成的金属离子交联导热和机械柔性薄膜的开发情况。EGF 是通过液态剥离氟化石墨制备的，并与通过真空过滤制造的 ANF 薄膜结合在一起。金属离子（Al3+）处理用于改善 EGF 填料与 ANF 基质之间的界面相互作用。
由于 EGF 固有的高热导率及其沿面内方向的优先排列，EGF 增强 ANF 复合薄膜在含有 50 wt % EGF 的样品中显示出了高达 19.48 W/mK 的优异面内热导率。复合薄膜还具有出色的机械柔韧性和耐久性，即使在 EGF 含量为 50 wt % 的情况下，拉伸强度也大于 150 兆帕，这得益于 EGF-ANF 界面的高效应力传递。热导率的热稳定性高达 200 °C。高面内热导率、机械柔韧性和热稳定性的独特组合说明了 ANF/EGF 薄膜在柔性电子产品中进行有效热管理的潜力。
图文导读
图1.金属离子交联ANF/EGF复合薄膜的制备示意图。
图2.（a）氟化石墨和（b）EGF的SEM图像;（c） EGF的规模分布;（d） EGF的TEM图像;（e） Twaron纤维的SEM图像;（f） ANF的TEM图像。
图3. 经 Al3+ 处理的 ANF/EGF50 薄膜的 (a) 氟化石墨的 C 1s、(b) EGF 的 C1s、(c) EG 的O1和 (d) Al 2p的高分辨率XPS光谱。
图4. (a) ANF/EGF30 复合薄膜、(b) ANF/EGF50 复合薄膜和 (c) ANF/EGF70 复合薄膜的扫描电镜图像；(d-f) ANF/EGF50 复合薄膜的 EDS 图谱，(e) 显示 F 元素分布，(f) 显示 N 元素分布。
图5.（a） ANF/EGF复合膜的应力-应变曲线随EGF含量的变化， （b） ANF/EGF复合膜的杨氏模量和韧性随EGF含量的变化， （c） ANF/EGF50复合膜在不同温度和弯曲循环（弯曲半径为4 mm）下测量的强度，以及（d）显示折叠的数码照片， 弯曲、成型和 500 g 的保持能力，而不会破坏 ANF/EGF50 复合膜。
图6.（a） ANF/EGF复合膜的体积电阻率随EGF含量的变化。（b） ANF/EGF复合膜的TGA随EGF含量的变化。（c） ANF/EGF50 和 （d） 纯 ANF 在火焰下的数码照片。
小结
综上所述，成功制备了导热和机械柔性ANF/EGF复合薄膜。将液体剥离的EGF纳米片掺入真空过滤制备的ANF薄膜中。采用金属离子处理，改善EGF填料与ANF基体的界面相互作用。EGF含量的系统优化使EGFs的面内热导率显著提高，高达19.48 W/mK，这归因于EGFs的高固有热导率及其沿面内方向的优先排列。该复合膜还表现出出色的机械柔韧性和耐久性，在50 wt % EGF负载下拉伸强度超过150 MPa，这是由于界面离子键促进了有效的应力传递。证明了高达200°C的热稳定性。导热性、机械柔韧性和热可靠性的完美结合确立了ANF/EGF复合薄膜在柔性和可穿戴电子产品中热管理应用中的巨大潜力。
文献：https://doi.org/10.1021/acsanm.3c04771
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