浙大高导热石墨烯复合碳纤维导热率达850
高导热碳质纤维具有轻质、高强和低热膨胀等诸多优点，被广泛用做高效热管理材料和先进热防护复合材料。在传统高性能碳纤维体系中，仅有中间相沥青基碳纤维属于高导热碳纤维产品，但其技术门槛高，价格极其昂贵，被美国、日本等西方国家严格禁运。
近日，浙江大学高分子系高超、许震、刘英军团队和上海交通大学国凤林团队合作提出了一种创新的“二维拓扑晶种石墨化”策略，取得了高导热石墨烯复合碳纤维的新突破。
通过将大尺寸二维氧化石墨烯晶种预置于商业PAN前驱体中，有效调制了石墨化过程中一维高分子链与二维石墨晶体间的拓扑不匹配，改善了纤维组成和结构的均匀性，促进了聚合物的石墨化动力学过程，实现了具有大晶区尺寸和高晶体取向度的高导热石墨烯复合碳纤维的结构调控与批量制备，并通过实验和分子动力学模拟共同揭示了二维拓扑晶种石墨化的分子机理。
该石墨烯复合碳纤维的导热率可达850W/mK，远超传统PAN基碳纤维（32W/mK），达到了特种沥青基碳纤维水平。其比导热率为450mW∙m2/kg∙K，超过了金属纤维和传统碳纤维。更重要的是，通过深入探究二维拓扑晶种石墨化的转变原理，验证了难易石墨化材料间相互转化的可能性，为其它高性能石墨质材料的结构设计和制备提供了新原理，发展了低成本高导热纤维的制备技术，可促进未来功能纤维在热管理和柔性储能等领域应用。