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賦予具有新功能的高機械強度和熱穩定性芳綸納米纖維（ANF）將帶來巨大的應用。最近，湖南大學科研團隊提出了一種在組分之間產生共價鍵的策略，以通過溶劑交換凝膠化獲得具有高機械性能的均勻 ANF/還原多孔氧化石墨烯 (ANF/rHGO) 和 ANF/rHGO/聚苯胺 (ANF/rHGO/PANI) 水凝膠和隨后的水熱處理。所制備的 ANF/rHGO 和 ANF/rHGO/PANI 水凝膠在 20.2 和 13.8 kPa 的高壓縮強度下表現出優異的可恢復性，應變分別為 34.4% 和 30.6%，相比之下，應變為 92.5% 的可恢復性為~20 ANF 水凝膠的百分比。
此外，ANF/rHGO 和 ANF/rHGO/PANI 氣凝膠分別具有 38.9-64.1 g g-1 和 24.5-44.0 g g-1 的快速和高吸油能力。真空干燥后獲得的 ANF/rHGO 和 ANF/rHGO/PANI 薄膜分別具有 121.4 和 95.5 MPa 的高拉伸強度。此外，ANF/rHGO/PANI 薄膜通過控制 PANI 的摻雜水平表現出良好的可見光選擇性吸收。ANF/rHGO/PANI 氣凝膠薄膜通過冷凍干燥組裝成柔性固態對稱超級電容器，并提供 200 F g-1 的有利比電容、2500 次機械彎曲循環后理想的 98.9% 電容保持率和大約 100% 的電容即使在保持張力 15 小時后仍保持不變。具有如此優異性能的水凝膠、氣凝膠和衍生薄膜有望用于去除油污、光學過濾器和柔性承載儲能裝置。
圖1. (a) ANF/rHGO 和 ANF/rHGO/PANI 水凝膠的壓縮過程。(b) ANF、ANF/rHGO 和 ANF/rHGO/PANI 水凝膠的壓縮應力-應變曲線，《Nanoscale》湖南大學鐘文斌：芳綸納米纖維還原。(c) ANF/rHGO 和 ANF/rHGO/PANI 氣凝膠樣品，顯示出輕質特性。(d) ANF/HGO、ANF/rHGO、ANF/HGO/PANI 和 ANF/rHGO/PANI 薄膜的靜態水接觸角。(e) ANF/rHGO 和 ANF/rHGO/PANI 氣凝膠的油吸附過程。
圖2. 數碼照片展示了 (a-c) 柔性 ANF/rHGO 和 (d-f) ANF/rHGO/PANI 薄膜的各種機械狀態（初始、彎曲、折疊、卷曲和扭曲以及在水中揉捏和折疊）。 (g) 具有不同 ANF 與 HGO 質量比的 ANF/rHGO 薄膜的拉伸應力-應變曲線，(h) ANF/rHGO和ANF/HGO 薄膜的比較，(i)制備的柔性薄膜和(j)比較 ANF/rHGO/PANI 和 ANF/HGO/PANI 薄膜樣品。
相關論文以題為Mechanically strong multifunctional three-dimensional crosslinked aramid nanofiber/reduced holey graphene oxide and aramid nanofiber/reduced holey graphene oxide/polyaniline hydrogels and derived films發表在《Nanoscale》上。通訊作者是湖南大學鐘文斌教授。
封面圖來源圖蟲創意
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