高導熱碳質纖維具有輕質、高強和低熱膨脹等諸多優點，被廣泛用做高效熱管理材料和先進熱防護復合材料。在傳統高性能碳纖維體系中，僅有中間相瀝青基碳纖維屬于高導熱碳纖維產品，但其技術門檻高，價格極其昂貴，被美國、日本等西方國家嚴格禁運。
 
浙大高導熱石墨烯復合碳纖維導熱率達850
 
    近日，浙江大學高分子系高超、許震、劉英軍團隊和上海交通大學國鳳林團隊合作提出了一種創新的“二維拓撲晶種石墨化”策略，取得了高導熱石墨烯復合碳纖維的新突破。
 
    通過將大尺寸二維氧化石墨烯晶種預置于商業PAN前驅體中，有效調制了石墨化過程中一維高分子鏈與二維石墨晶體間的拓撲不匹配，改善了纖維組成和結構的均勻性，促進了聚合物的石墨化動力學過程，實現了具有大晶區尺寸和高晶體取向度的高導熱石墨烯復合碳纖維的結構調控與批量制備，并通過實驗和分子動力學模擬共同揭示了二維拓撲晶種石墨化的分子機理。
 
    該石墨烯復合碳纖維的導熱率可達850W/mK，遠超傳統PAN基碳纖維（32W/mK），達到了特種瀝青基碳纖維水平。其比導熱率為450mW?m2/kg?K，超過了金屬纖維和傳統碳纖維。更重要的是，通過深入探究二維拓撲晶種石墨化的轉變原理，驗證了難易石墨化材料間相互轉化的可能性，為其它高性能石墨質材料的結構設計和制備提供了新原理，發展了低成本高導熱纖維的制備技術，可促進未來功能纖維在熱管理和柔性儲能等領域應用。