石墨烯纤维是由石墨烯基元有序拼装摆放而成的新式碳质纤维资料。2011年，浙江大学高分子系高明教授团队初次提出氧化石墨烯液晶湿法纺丝战略，发明晰石墨烯纤维。石墨烯纤维创始石墨制纤的全新途径，跳出石油制备碳纤维的传统道路，具有全链条自主知识产权。

　　结构功用一体化的碳基纤维是未来的寻求方针和发展方向。在碳质材猜中，导热率和模量与资料的结晶度相关：结晶度越高，模量越高；晶区尺度越大，导热率越高。传统碳纤维由高分子（聚丙烯腈）或中心相沥青经过高温热裂解交融而成，晶区尺度较小，导热功用遇到瓶颈。例如，美国氰特公司在上世纪中后期开发的标号中心相沥青碳纤维（K1100）的导热率至今仍保持在1000 W/mK左右，难以进一步提高。以大尺度石墨烯基元拼装制备的石墨烯纤维，具有更完善的晶区结构，有望完成结构功用一体化。虽然以往报导的石墨烯纤维导热率能够到达1480 W/mK，可是其杨氏模量相较传统沥青基碳纤维仍有较大距离。

　　浙江大学高分子系高明教授团队最新作业，提出“复合流场湿法纺丝”办法，纺丝的一起，引进径向的旋转流场，使本来径向无序散布的氧化石墨烯基元有序化摆放IM体育，形成了同心圆的液晶织构，经过枯燥和高温石墨化后处理，大幅增大纤维中晶区的三维尺度，一起完成了纤维的超高模量和超高导热功用，杨氏模量达901 GPa，导热率达1660 W/mK。

　　1.提出了“复合流场湿法纺丝”的办法，提高了石墨烯纤维的三维有序度（图1）。经过引进径向的旋转剪切流场，完成了不同的氧化石墨烯液晶织构，包括无序散布、同心圆散布和螺旋线.由同心圆液晶织构制得的石墨烯纤维，拼装有序性、致密度和晶区尺度皆有明显提高（图3）。石墨烯纤维的模量高达901 GPa，导热率达1660 W m-1 K-1。同心圆结构成为完成石墨烯纤维高模量高导热的抱负结构模型。

　　3.同心圆结构模型作为模板成功应用于高模量高导热聚丙烯腈（PAN）/石墨烯复合碳纤维（图4）。该复合碳纤维的模量达 663 GPa，导热率达1254 W m-1 K-1，远超传统聚丙烯腈基碳纤维（10-150 W m-1 K-1）。为低成本制备高导热高模量碳纤维供给了新思路。

　　石墨烯纤维是由二维石墨烯基元拼装而成，不同于线性高分子纤维，其拼装原理为全新的片片成纤。因而，石墨烯纤维中基元摆放有序性不只包括轴向的高取向，还有基元在径向摆放的有序性。团队以往作业现已提出多种战略完成纤维轴向的高取向摆放，例如细旦化、塑化拉伸等。但是，纤维径向的松懈无序堆积仍难以调控。本作业选用“复合流场湿法纺丝”的办法，向管道活动中引进旋转剪切：旋转剪切流场用于操控纤维径向方向的基元有序摆放，管道剪切流场以及塑化拉伸后处理完成纤维轴向方向的高取向摆放，制备了同心圆织构和螺旋线织构的凝胶纤维。

　　同心圆液晶织构制备的石墨烯纤维在轴向和径向均具有改进的石墨烯摆放有序性，因而，其三维晶区尺度均得到提高，尤其是晶体厚度Lc和沿径向方向的晶体长度La⊥别离提高235%和74%。为了验证同心圆石墨烯结构在制备高模量高导热碳基纤维的普适性，向同心圆石墨烯结构中引进聚丙烯腈分子，石墨烯诱导聚丙烯腈分子亦形成了高度结晶的石墨质结构，制备了低成本的高导热高模量碳纤维。

　　原标题：《【复材资讯】Nature Comm. ：低成本制备超高模量超高导热石墨烯纤维》