DOI: 10.1016/j.compositesa.2020.106265

石墨烯纳米片（GNS）膜由于氧含量和缺陷密度低，因此具有良好的导热性和导电性。但是，层间相互作用力弱导致GNS膜的力学性能和柔性较差。为了应对这一挑战，采用溶液混合的方法将芳族聚酰胺纳米纤维（ANF）引入纳米薄膜中，然后加入少量的水对溶液中的芳族聚酰胺纳米纤维骨架（ANFF）进行调节。结果表明，向芳族聚酰胺纳米纤维/二甲基亚砜（ANF/DMSO）悬浮液中添加少量水可以恢复ANF之间的氢键，从而促进ANF形成稳定的骨架。这种设计策略使柔性与导电性、导热性之间取得了完美平衡。随着水或ANFF含量的增加，GNS/ANFF复合膜的力学性能逐渐提高。电导率和导热率不受水含量的影响，但随着ANFF含量的增加而降低。最重要的是，仅添加2wt％ANFF（GNS-2）可以在不牺牲导电率和导热率的情况下大大提高GNS薄膜的柔性。GNS-2复合膜的拉伸韧性从30.8提高到108.7 kJ m-3，而GNS膜的电导率和导热率分别从827降至569 S cm-1以及从140降至131 W m-1 K-1。此外，即使经过1000次直接弯曲，复合膜仍能保持优异的柔性。综上所述，GNS/ANFF复合膜具有良好的综合性能且制备工艺简单，在下一代柔性电子器件中具有广阔的应用前景。

图1.GNS/ANFF复合膜的制备示意图。

图2.GNS：（a）剥离前的SEM；（b）剥离后的SEM；（c）拉曼光谱；（d）XPS全光谱；（e）C1s的峰值拟合。

图3.（a）Kevlar 49的数码照片；添加不同水量后的ANFF/DMSO悬浮液：（b）数码照片；（c）Zeta粒径分布；（d）流变曲线；（e）加入不同水量后GNS-10薄膜的应变-应力曲线。

图4.数码照片：（a）GNS，GNS/ANFF悬浮液（上：放置前；下：30分钟后）；（b）折叠前后的GNS膜和GNS/ANFF复合膜。

图5.GNS膜和GNS-10复合膜：（a，b）表面形态的SEM图像；（a1，b1）断裂形态的SEM图像；（a2，b2）N原子的SEM-EDS图谱；（c）GNS/ANFF复合膜中柔性ANFF的示意图。

图6.（a）GNS膜和GNS/ANFF复合膜的典型应力-应变曲线；（b）GNS薄膜和GNS/ANFF复合薄膜的拉伸韧性；（c）ANFF温度示意图：（d）典型应力-应变曲线；（e）折叠前后。

图7.GNS膜和GNS/ANFF复合膜：（a）面内热扩散系数；（b）电话屏幕内（左：工作前；右：工作中）；（d）电话上GNS-10复合膜的相应温度分布曲线。

图8.GNS膜和GNS/ANFF复合膜：（a）导电性；（b）在8.2-12.4GHz（55±3μm）频率范围内的EMI屏蔽性能；（c）在10.3GHz频率下的SEA，SER，SEtotal；（d）在10.3GHz频率下的EMI反射（R）、吸收（A）和传输（T）系数。（e）GNS/ANFF复合膜对微波作用的示意图。

图9.（a）GNS-10复合膜在直接折叠时的归一化电阻（R/R0）；（b）由GNS-10复合膜叠成的纸鹤。