在绝缘基底上直接合成适用于免转移工艺的大规模高质量石墨烯仍具挑战性。本文，哈尔滨工业大学胡平安 教授团队在《Carbon》期刊发表名为“Flexible Graphene-Integrated Alumina Fabric for Energy-Efficient and Rapid Electrothermal Deicing”的论文，研究报道了一种二元碳源等离子体增强化学气相沉积（PECVD）策略，利用固态聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和气态甲烷作为碳资源，在商用氧化铝纤维织物（AFF）上实现了无需外部金属催化剂的石墨烯生长。在 1050 °C 的温度下，等离子体区域中活化的 PMMA 与甲烷共同作用，在 AFF 的每根纤维上形成了连续且符合形状的石墨烯“外壳”。
所得石墨烯集成氧化铝纤维织物（GAFF）展现出优良的电导率（2-600 Ω·sq⁻¹）及卓越的电热性能：具备快速热响应（5秒内加热完成）、大面积均匀焦耳热效应（温度变化±5%以内）以及-150至350℃宽温域内的稳定性能。基于这些优势，我们构建出可在严苛环境下高效快速除冰的电热装置。GAFF不仅具备卓越的轻量化特性与柔韧性，其抗拉强度更超过400兆帕。值得注意的是，这种柔性复合薄膜展现出23.77±1.5 kPa的低冰附着力，在0.479 W/cm²的功率密度下40秒内即可实现完全除冰。这凸显了该材料在电热防冰/除冰领域的广阔应用前景，尤其适用于航空航天与风能行业。
综上所述，作者开发了一种可扩展的二元碳前驱体PECVD策略，可在商用氧化铝纤维织物上均匀沉积高质量石墨烯，从而制备出多功能的石墨烯集成氧化铝纤维织物。所得GAFF展现出卓越性能：片电阻可宽范围调节（2-600 Ω/sq）、电热响应迅捷（>30 °C/s）、在极端温度范围（-150至350 °C）内稳定运行，并具备强韧的机械柔韧性。其固有的温度依赖性电阻赋予了自感知能力，为智能节能防冰/除冰系统奠定基础——该系统可在极端条件下实现快速除冰（例如在0.479 W/cm²功率下于-30 °C环境中40秒内完成），并保持多周期稳定性能。本研究提出一种通用且可转移的化学气相沉积方法，实现石墨烯与功能陶瓷织物的直接集成，为开发适用于严苛环境的智能热管理与除冰应用先进复合材料开辟了新路径。
文献：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2026.121322
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