报道了一种简单有效的增强热塑性塑料聚芳醚腈(PEN)力学性能的方法。该方法通过使用碳纤维(CF)和石墨烯微片(GN)实现多元多尺寸协同增强,通过熔融共混挤出造粒,得到力学性能优异的PEN/CF/GN复合材料。与PEN树脂、PEN/GN (5%)和PEN/CF (20%)复合材料相比,PEN/CF (20%)/GN (5%)复合材料的冲击强度分别增加了98. 4%、63. 6%、29. 4%,其弯曲模量达到18. 6 GPa,分别增加了1. 7、4. 5、6. 4倍。扫描电镜照片显示,微米尺寸CF和纳米填料GN的同时加入减少了基体富集区域和自由体积,增强了界面作用力,能够减少应力集中和帮助应力转移。同时加入CF和GN到聚合物系统中形成聚合物/微米/纳米体系,不仅具有显著的协同增强效应,能为材料设计提供参考,而且采用熔融注塑成型工艺,具有工业化生产前景。