精确控制二维石墨烯纳米片（GNP）在复合薄膜中的取向对于优化其力学性能和电磁干扰（EMI）屏蔽性能至关重要。然而，在连续制备过程中实现具有密集取向结构的多功能GNP基薄膜仍面临重大挑战。本文，河南大学Bing Zhou、郑州大学周兵 助理研究员等在《Chemical Engineering Journal》期刊发表名为“Scalable wet-spinning of aramid nanofibers-assisted graphite films for broadband electromagnetic interference shielding with Joule heating”的论文，研究首次报道了通过湿法纺丝技术制备的多功能GNP/ANF薄膜，该技术利用延长流动通道产生剪切力，成功实现了高度取向且致密的结构。引入了一种高效的球磨策略，该策略同时促进了惰性GNP和ANF的均匀分散，并增强了它们的界面结合。
此外，所得的GNP/ANF薄膜展现出卓越的多功能性能，在仅含9.1% ANF增强的情况下，实现了14.0 MPa的出色拉伸强度，低片电阻（44.2 Ω/sq）， 以及出色的宽带电磁干扰（EMI）屏蔽性能（在X波段8.2–26.5 GHz范围内，60 μm时为25.6 dB，220 μm时为54.8 dB），这归因于湿法纺丝过程中剪切力诱导的高度有序且密集排列的GNP微结构。此外，GNP/ANF薄膜展现出卓越的电热性能（5.0V时为85.9 °C）和优异的阻燃性能，使其在极端环境中具备有效的除冰能力，拓展了其应用潜力。本研究提出了一种可扩展的制备先进EMI屏蔽材料的方法，该方法在可穿戴设备、军事系统和航空航天工程领域具有广泛应用前景。
综上所述，本研究通过湿法纺丝技术，利用延长流动通道产生剪切力，成功制备了具有高度取向和致密结构的高性能GNP/ANF薄膜。所得薄膜独特地集成了卓越的宽带电磁干扰（EMI）屏蔽能力和焦耳加热性能，这得益于其精确取向的纳米结构实现的多功能优化。采用高效的球磨策略，实现了惰性GNP与ANF的均匀分散，同时增强了其界面结合力。高长宽比的ANF作为界面桥梁，既提升了GNP薄膜的成膜能力（在9.1% ANF负载量下达到14.0 MPa的拉伸强度），又在剪切力作用下促进了复合材料的致密堆积。薄膜展现出卓越的电导率和稳定的电磁干扰（EMI）屏蔽性能（220 μm时为54.8 dB），即使在酒精火焰暴露下仍能保持结构完整性。值得注意的是，薄膜展现出优异的焦耳加热性能（5 V时为85.9°C），可实现快速除冰能力。本研究提出了一种简单且可扩展的制备多功能GNP/ANF复合材料的方法，突显了其在国防系统和航空航天应用中的潜力。
文献：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.167629
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