高性能纤维

下一步，双方将充分调配资源共享、紧密合作，全速推动石墨烯基碳纤维项目迎来产业化、规模化，全力推动石墨烯基碳纤维复合材料的应用与推广，为我国工程、装备、控制、复材领域带来更多、更优选择！

论文首先回顾了过去二十年湿纺碳纳米管纤维的发展历程。从碳纳米管纤维首次通过湿法技术制备以来，经历了表面活性剂、生物质分子、超强质子酸等多种分散体系，纤维的纺丝及后处理工艺也在不断优化。论文涵盖了碳纳米管纤维湿纺整体技术路线，碳纳米管分散机理，纤维凝固过程，以及后处理工艺。

我们引入胺功能化石墨烯（NH2-G）来提高β片的含量和结晶取向，并用戊二醛（GA）将NH2-G和蚕丝/纳米纤维（SNFs）连接起来，形成高度互联和紧密排列的网络，从而显著改善了机械性能。所制备的纤维具有出色的拉伸强度（1029.6 ± 144.8 MPa）、杨氏模量（16.8 ± 1.5 GPa）和韧性（277.4 ± 17.0 MJ/m3），超过了天然蚕丝、蜘蛛丝和之前报道的大多数其他再生蚕丝纤维。我们相信，高性能蚕丝基纤维在轻质和先进结构材料领域具有广阔的应用前景。

通过设计分子相互作用提出了一种全新的层间缠结调控策略，突破了仿贝壳石墨烯基复合纤维韧性和强度的极限。在对缠结网络的调控中，指出材料机械性能的两个增强趋势：（1）引入氢键，形成额外的动态凝聚缠结点，增强层间缠结网络，促进载荷的有效传递和应力的平均分布，实现了石墨烯基仿贝壳材料更高的强度和韧性的组合。纤维的最高强度能够达到1.58 GPa，韧性52 MJ/m3。（2）同时引入氢键和金属离子配位键，增强层间缠结网络，制备的纤维强度为2.3 GPa，杨氏模量有253 GPa，实现了更高强度和刚度的组合，超过了以往常见层状复材的增强策略。

该综述着重于自芳纶纤维诞生以来的基础研究，并总结了AFs的先进进展和应用。首先，全面讨论了AFs的合成机制和方法以及其结构与性能的关系。随后，作者回顾了使用先进的微纳米尺度改性策略对AFs进行表面功能化的最新进展，以增强界面性能和紫外（UV）防护性能，并总结了各种改性方法的优缺点。然后，作者讨论了AF和芳纶纳米纤维（ANF）在各个领域的应用。最后，强调了AFs未来发展的可能挑战和展望，这有望为下一代先进功能性AF材料提供新的见解，并促进高性能AFs及其复合材料的工业化发展水平。

这项工作实现了高强导电石墨烯纤维的大规模制备，拓展了石墨烯多丝的研究领域，拓宽了石墨烯纤维作为热管理材料的应用前景，促进了石墨烯纤维的工业化生产。研究期待着石墨烯纤维在热管理、电磁屏蔽、功能纺织品等方面的现实应用，并随着理论研究的深入和工艺的改进进一步优化其结构和性能。

浙江大学高分子系高超教授团队最新工作，提出“复合流场湿法纺丝”方法，纺丝的同时，引入径向的旋转流场，使原本径向无序分布的氧化石墨烯基元有序化排列，形成了同心圆的液晶织构，经过干燥和高温石墨化后处理，大幅增大纤维中晶区的三维尺寸，同时实现了纤维的超高导热和超高模量性能，导热率达1660 W/mK，杨氏模量达901GPa。

团队设计了一次超声和二次剪切分散的多级分散方法，保证了石墨烯粉体的单片分散和石墨烯/芳纶聚合液的可纺性。实验结果表明此种高结晶度、亚微米尺寸的石墨烯可以有效改善芳纶纤维内部的缺陷，实现整体结构优化。此外，石墨烯的加入同样可以改善芳纶纤维的断裂行为，有效抑制了芳纶纤维断裂时的劈裂。