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中科院化学所《ACS Nano》:具有高各向异性导热和导电率的柔性石墨烯纳米复合材料
出处:材料分析与应用  录入日期:2020-09-18  点击数:196

  使用碳材料同时具有高度各向异性的导热性和导电性来实现纳米复合材料仍然具有挑战性,因为碳材料倾向于在纳米复合材料中形成随机网络。中科院化学所马永梅研究员、郑鲲博士研究团队在《ACS Nano》期刊发表名为“Flexible Graphene Nanocomposites with Simultaneous Highly Anisotropic Thermal and Electrical Conductivities Prepared by Engineered Graphene with Flat Morphology”的论文,研究以平整形态的石墨烯为功能填料,采用层层刮涂法(LBL scraping method)制备石墨烯@萘磺酸盐(NS)/聚乙烯醇(GN/PVA)柔性纳米复合材料。
  NS充当连接石墨烯(π-π相互作用)和PVA(氢键)键桥的作用,得到的薄膜中石墨烯具有高度有序的层次结构和平整的形貌,该结构不仅在面内建立了良好的导电和导热网络,而且有效地阻断了面外方向的导电和导热路径,从而实现了复合材料集高各向异性导热和导电性能于一体的高性能化,同时复合材料显示出高的柔韧性和拉伸强度(由40 MPa提高到110 MPa)。综上所述,所提出的策略对于制备具有高柔韧性以及优异的各向异性热导率和导电率的纳米复合材料是有效的。

 


    图1. GN / PVA纳米复合材料制造过程的示意图。

 


  图2.在大型纳米复合材料中的起始石墨烯形态及其分散状态。

 


  图3. GN / PVA纳米复合材料的特性。

 


  图4. NS和PVA之间的相互作用。

 

 

  图5. GN / PVA纳米复合材料的热红外分析。
  总之,所提出的方法对于制备具有高柔韧性和优异的各向异性导热性和导电性的纳米复合材料是有效的。所获得的纳米复合材料在热管理,能源,电子传感器,电磁屏蔽和金属腐蚀防护方面具有巨大的应用潜力。
  文献:

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