近日，我院王晓白教授在石墨烯复合纤维材料领域取得重要突破，相关成果以“Graphene-skinned alumina fiber: continuously scalable fabrication and its electrothermal application in fiber-reinforced polymer composites”为题，发表于国际材料科学顶级期刊《Advanced Science》（中科院一区top，影响因子14.1）。我院王晓白教授与北京石墨烯研究员/北京大学刘忠范院士、亓月研究员为共同通讯作者，我校为第一署名单位。该研究工作得到了国家自然基金等项目的支持。

蒙烯氧化铝纤维（GAF）是一种通过化学气相沉积（CVD）技术将石墨烯均匀沉积在单束氧化铝纤维表面的新型复合材料，兼具石墨烯的高导电性与氧化铝纤维的高强度优势，在电热应用和结构功能一体化复合材料领域展现出巨大潜力。然而，如何实现GAF的动态、连续、可规模化的生产一直是制约其从实验室走向产业化的关键瓶颈。针对这一难题，本研究采用一套自制的卷对卷（RTR）CVD系统，通过多级压力调节和氮气幕帘式吹扫技术，集成了脱胶腔室与生长腔室。成功实现了GAF的动态、连续且可规模化的制备。系统确保了优异的批次内/批次间稳定性，年生产能力可达5100至153000米（具体取决于GAF规格参数），为GAF的规模化应用奠定了坚实基础。

制备得到的GAF表现出优异的柔韧性、高抗拉强度（>1.1 GPa）及可调的导电性（40–1260 S·m⁻¹）。此外，GAF具有卓越的电热性能，包括宽可调加热温度范围（空气中约620 °C，真空下超过1200 °C）、超快升温速率（>600 °C/s）和高循环稳定性。此外，通过在不同取向的玻璃纤维/环氧树脂单向带预浸料之间铺设GAF，成功开发出GAF增强聚合物（GAFRP）复合材料。GAF与纤维增强聚合物（FRP）复合材料的制备具有良好的工艺兼容性，实现了充分的树脂浸渍。GAF作为嵌入式电热功能组件，使GAFRP实现均匀且可调的加热温度。这些凸显了GAF在结构功能一体化FRP复合材料中的潜力，尤其适用于飞机和风电叶片的电热防/除冰等广泛应用领域。

图一 氧化铝纤维上化学气相沉积石墨烯薄膜

图二 动态、连续、可规模化的蒙烯氧化铝纤维生产系统

图三 蒙烯氧化铝纤维的规模化制备

图四 蒙烯氧化铝纤维的机械性能和电热性能

图五. 蒙烯氧化铝纤维增强聚合物复合材料的制备及其电热性能

全文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202524262