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  基于此，四川大學(xué)王延青特聘研究員課題組，在碳材料專業(yè)期刊Carbon 上發(fā)表題為“Mono-dispersion decorated ultra-long single-walled carbon nanotube/ aramid nanofiber for high-strength electromagnetic interference shielding film with Joule heating properties”的研究論文。文章第一作者為四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院材料學(xué)碩士研究生張丁月，文章通訊作者為四川大學(xué)特聘研究員王延青。

  在這項(xiàng)工作中，他們從自然界中的珍珠層結(jié)構(gòu)中汲取靈感，通過一種新穎的雙網(wǎng)絡(luò)互穿策略制備了層狀 ANF/SWCNT 復(fù)合薄膜。其中，復(fù)合薄膜中的雙網(wǎng)絡(luò)可借助定向過濾構(gòu)建成具有優(yōu)先取向的層狀結(jié)構(gòu)。這種策略表明，它能有效增加 ANF 和 SWCNT 網(wǎng)絡(luò)之間的氫鍵相互作用，并從 SWCNT 在 ANF 水溶液中的單分散性中獲益。在拉伸過程中，所制備薄膜中雙網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)先取向和豐富的氫鍵共同作用，產(chǎn)生了較高的斷裂強(qiáng)度（113.45 Mpa）和較低的斷裂應(yīng)變（<2%）。此外，復(fù)合薄膜還具有可調(diào)的導(dǎo)電性（131.9-798.57 S/cm）、顯著的電磁屏蔽 EMI SE（43.01-75.28 dB）和 1.281 × 104 dB cm2 g^-1 的比屏蔽效能（SSE/t）。更有趣的是，薄膜還具有快速熱響應(yīng)（<15 秒）和長(zhǎng)期穩(wěn)定的焦耳加熱性能，在相對(duì)較低的外加電壓（0.5-5 V）下具有較寬的溫度響應(yīng)范圍（89-445 ℃）。他們的研究為填料界面的雙網(wǎng)互穿設(shè)計(jì)提供了思路，從而制備出高性能、可持續(xù)的生物啟發(fā)薄膜材料，用于電磁波屏蔽和電熱轉(zhuǎn)換應(yīng)用。

  如何使 SWCNTs 均勻地分散在聚合物基體中，成為一種高效的導(dǎo)電添加劑，一直是人們關(guān)注的問題。他們將超長(zhǎng) SWCNT通過連續(xù)運(yùn)行的珠磨機(jī)系統(tǒng)將 SWCNT 束分解穩(wěn)定。然后，預(yù)先分散的超長(zhǎng) SWCNTs 分散體通過它們之間的π-π相互作用被引入到均相 ANF 溶液中。將得到的分散體抽濾成膜后，即使在真空抽濾過程中受到力的作用，它們?nèi)匀槐３謫为?dú)分散的狀態(tài)，沒有觀察到明顯的聚集。SWCNT 在水中呈管狀單個(gè)分布（稱為單分散），無明顯團(tuán)聚，分散劑分子螺旋吸附在SWCNT 表面。

圖1：. (a) 利用偶極/偶極靜電相互作用和穩(wěn)定相互作用實(shí)現(xiàn) SWCNTs 單分散的示意圖。(b) SWCNT 與 ANFs 之間的相互作用。(c) 單分散 SWCNTs 在 H₂O 溶液中的掃描電鏡圖像。(d) 單分散 SWCNTs 吸附分散劑的 TEM 圖像。(e）SWCNTs 分散體和粉末的拉曼光譜；（f）紫外-可見光譜；（g）分散效率；（h）照片；（i）SWCNT 分散體的粒度分析和丁達(dá)爾效應(yīng)。(j) 使用不同分散劑的 SWCNTs 分散體的 Zeta 電位和粒度分布分析。(k）SWCNT 分散體的穩(wěn)定性分析。

圖2：(a) ANF 薄膜和含有 50 wt% SWCNT 的復(fù)合薄膜的圖像。純 ANF 薄膜的橫截面（b）和拉伸橫截面（e）以及 ANF/SWCNT 薄膜的橫截面（c）和拉伸橫截面（f）的掃描電鏡圖像。(d) 薄膜拉伸測(cè)試示意圖。ANF/SWCNT 薄膜的機(jī)械性能：（g）應(yīng)力-應(yīng)變曲線，（h、i）拉伸強(qiáng)度、模量、拉伸應(yīng)變和韌性圖。(j) ANF/SWCNT 薄膜的斷裂機(jī)制示意圖。

圖3：(a) ANF/SWCNT 復(fù)合薄膜的傅立葉變換紅外光譜、(b) XRD 圖和 (c) 拉曼光譜。(d) C 1s 高分辨率 XPS 光譜。(e) N 1s 高分辨率 XPS 光譜。(f) 使用不同分散劑的 ANF/SWCNT 的 C1s 高分辨率 XPS 光譜。

圖4：(a) 不同 SWCNT 和 ANFs 重量比的復(fù)合薄膜的導(dǎo)電率和方阻。(b) 電磁屏蔽（EMI）性能。(c) 不同 SWCNT 和 ANFs 重量比的復(fù)合薄膜的 EMI SE 值和密度。(d) 復(fù)合薄膜的 EMI SE 值、電導(dǎo)率和密度與已報(bào)道的最先進(jìn)的 CNT/金屬/碳基材料的比較。(e) 復(fù)合薄膜的電磁干擾屏蔽機(jī)理 (f) 不同材料覆蓋的 SWCNT/ANF 復(fù)合薄膜在接收器上屏蔽電磁干擾的實(shí)際應(yīng)用模擬：（左）純 ANF 薄膜；（右）ANF/SWCNTs 復(fù)合薄膜。

圖5：(a) ANF/SWCNT 的相互作用能的密度泛函理論 (DFT) 計(jì)算。(b) EMI 屏蔽性能。(c) 使用不同分散劑的復(fù)合薄膜的 EMI SE 和密度。

圖6：(a) 不同 ANF 和 SWCNT 比例的薄膜在 0.5-5 V 不同電壓下的熱導(dǎo)率和 (b, c) 時(shí)間與溫度的關(guān)系曲線。(e) 真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及溫度與 U² 的線性擬合。 (f) 復(fù)合薄膜在電壓逐漸升高時(shí)的溫度變化。(g) 在連續(xù)施加 2 至 5 V 電壓時(shí)復(fù)合薄膜表面溫度的線性變化，以及電壓與時(shí)間的插入曲線。(h) 電壓與最高溫度與其他材料的比較。(i) 2 V 恒定電壓下 1500 秒的焦耳加熱性能。