【摘 要】
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芳纶纤维,由于它的超高比强度、高热稳定性和强化学惰性,已被广泛应用于军事和民用领域。但是随着科学技术不断发展,宏观芳纶纤维由于尺寸大和化学惰性等因素,限制了它在一些新兴领域的应用。宏观芳纶纤维纳米化、功能化是拓宽芳纶纤维应用范围较好的策略。此外,宏观芳纶纤维通过去质子化过程制成的芳纶纳米纤维（ANF）,不仅表面活性基团丰富、尺寸分布均匀、易成型,而且成型后成的ANF复合材料力学性能保持好,为芳纶纳
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芳纶纤维,由于它的超高比强度、高热稳定性和强化学惰性,已被广泛应用于军事和民用领域。但是随着科学技术不断发展,宏观芳纶纤维由于尺寸大和化学惰性等因素,限制了它在一些新兴领域的应用。宏观芳纶纤维纳米化、功能化是拓宽芳纶纤维应用范围较好的策略。此外,宏观芳纶纤维通过去质子化过程制成的芳纶纳米纤维（ANF）,不仅表面活性基团丰富、尺寸分布均匀、易成型,而且成型后成的ANF复合材料力学性能保持好,为芳纶纳米纤维功能化应用奠定了良好基础。因此,本文选用该方法制成的ANF作为基体材料,制备了一系列ANF功能复合材料,并对其性能进行了研究。本文主要通过以下三个内容研究:（1）利用ANF表面活性基团丰富的特点,通过简单银镜反应,在ANF表面沉积一层均匀、致密的单质银,经过真空辅助抽滤（VAF）、热压过程制得镀银ANF（ANF-Ag）复合膜。对ANF-Ag复合膜的微观结构、导电性、导热性和力学性能的研究表明,ANF表面沉积的单质银纯净而且质密,并且随着Ag NO3浓度的增加而增厚。ANF-Ag复合膜表现出高达1.9×10~6 S/m的电导率和5.6 W·m-1k-1的导热率,同时具有76 MPa的拉伸强度。这主要得益于ANF表面丰富的活性基团,银离子才能稳定沉积在其表面被还原为单质银。ANF网络附着单质银形成导电和导热通路,赋予了ANF-Ag复合膜出色的导电和导热性能。（2）利用氧化石墨烯（GO）和ANF分散体表面都具有丰富的活性基团,将GO和ANF均匀地混合在一起,避免了GO在基体中发生团聚。经过化学还原,GO被还原为还原氧化石墨烯（r GO）。VAF和热压过程成功得到r GO和ANF的纳米复合膜（ANF-r GO）。对ANF-r GO复合膜的形貌结构、导电、导热和力学性能研究发现,经过先均匀混合在还原的方法制得的ANF-r GO复合膜中r GO和ANF一样高度取向,复合膜呈现层状结构,并且r GO在ANF基体中分散均匀;r GO的引入对复合膜的力学性能影响小,电导率和导热率提升效果显著。ANF-r GO表现出高达23.8 S/m的电导率和12.3 W·m-1k-1的导热率。（3）利用良好导电性和力学性能的ANF-Ag和ANF-r GO分别作为结构支撑外层,引入吸波材料四氧化三铁（Fe3O4）和碳纳米管（CNT）作为中间层（ANF-FC）,在通过简单的三步VAF和热压方法制备了具有三层结构的复合薄膜ANF-（Ag/Fe3O4＆CNT/r GO）。对三层复合膜导电、导热、电磁屏蔽能效（EMI SE）和力学性能研究表明,三层纳米复合膜具有高达2.46×10~6 S/m的电导率、8.5 W·m-1K-1的导热率和67.5 d B的EMI SE,同时具有75.5 MPa的拉伸强度。这得益于各层之间的协同作用。导电的ANF-Ag和ANF-r GO层充当EMI屏蔽层、导热层和支撑衬底层,磁性的ANF-FC层起到协同增强EMI屏蔽性能的作用。
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