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[ACS Nano]High-Performance andRapid-Response Electrical Heaters Based on Ultraflexible, Heat-Resistant, andMechanically Strong Aramid Nanofiber/Ag Nanowire Nanocomposite Papers
作者:Zhonglei Ma*, Songlei Kang, Jianzhong Ma*, Liang Shao, Ajing Wei, Chaobo Liang, Junwei Gu*, Bin Yang
关键字:Aramid Nanofiber/Ag Nanowire Nanocomposite Papers
论文来源:期刊
具体来源:ACS Nano
发表时间:2019年
本研究采用简便高效的两步真空辅助抽滤(TVAF)-热压成型法,设计开发了一种基于高强耐热芳纶纳米纤维(ANFs)和高导电银纳米线(AgNWs)的快速响应高温柔性电热膜。所得ANF/AgNW纳米复合电热膜中,ANFs和AgNWs分别作为高性能基体和高效导电发热层,使电热膜兼具柔性、低电阻、高发热温度和快速热响应等特性。在低外施电压(0.5~5 V)下,电热膜的最高发热温度可达200°C,获得稳定发热温度的响应时间低至10 s。此外,由于银纳米线表面的聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)与ANFs之间形成氢键作用,且银纳米线被部分嵌入ANF基体,从而使银纳米线与ANF基体之间具有良好的界面粘结作用,表现出优异的宏观力学性能。当AgNW面密度为0.4 g/m2时拉伸强度和模量分别达到285.7 MPa和6.5 GPa。更重要的是,AgNWs表面包覆的致密ANF薄层对AgNWs具有保护作用,使柔性电热膜在空气中长时间发热、反复弯折、接触水或者溶剂等苛刻条件下都保持良好的电发热稳定性。此项工作为柔性、高性能电热膜的设计开发提供了一种简便高效的方法,所得柔性高性能电热膜在可穿戴设备、人工智能和高性能加热设备等新兴领域具有良好的应用潜力。