成果簡介
在5G/6G時代，開發高度內建的電子裝置迫切需要具有突出電磁幹擾（EMI）屏蔽效果（EMI SE）和導熱性的輕質多功能聚合物基複合材料。本文，浙江師範大學童國秀教授團隊在《Carbon》期刊發表名為“Salt-templated graphene nanosheet foams filled in silicon rubber toward prominent EMI shielding effectiveness and high thermal conductivity”的論文，研究分别以PEG 20000和NaCl為碳源和模闆，采用通用鹽模闆引導凍幹煅燒路線制備了具有多個微孔的超薄石墨烯納米片基泡沫。
采用煅燒溫度（T）和PEG 20000/NaCl品質比（λ）對泡沫石墨烯的織構、缺陷、石墨化、EM參數、EMI SE和導熱系數進行調控。在T = 800 °C和λ = 0.530下形成的石墨烯泡沫表現出最佳的EMI SE和導熱性。EMI SE 在 C、S 和 Ku 波段上超過 20 dB，填充率低至 7 wt.%，超過了大多數石墨烯基材料。同時，三維（3D）互連架構降低了納米片間的接觸熱阻，并為熱傳導和導電提供了連續的架構，進而産生了更大的導熱系數（3.26–3.95 W·m−1·K−1），與大多數報道的複合材料相比，在較低的填充比（3-5wt.%）下産生了較大的熱傳導率（3.26-3.95 W-m-1-K-1）。加上其高SBET（255.6-670.5 m2-g-1）和輕質，本研究中合成的石墨烯泡沫有望被用作先進電子封裝的導熱和EMI屏蔽填料。
圖文導讀
圖1、3D互連超薄石墨烯泡沫的制備流程及的形貌和微觀結構
圖2、石墨烯泡沫的表征
圖 4.（A1–A3， B1–B3， C1–C3， D1–D3， E1–E3）在T = 4 °C下獲得的産品的SEM圖像和（a5-a4，b5-b4，c5-c4，d5-d4，e5-e800）透射電鏡圖像，具有不同的PEG分子量和PEG 20000 / NaCl品質比（λ）：（a1-a5）PEG 20000，0.267;（B1–B7）PEG 20000， 0.400;（C1–C5）PAA，0.530;（D1–D2）PEG 4000， 0.530;和（e1–e7）PEG 6000，0.530
圖 5.（a） 不同PEG 20000/NaCl品質比下産生的石墨烯泡沫的XRD圖譜，（b） 拉曼光譜，（c） N2吸附-解吸曲線，以及（d）在不同PEG 20000 / NaCl品質比下獲得的産品的孔徑分布圖。
圖6、石墨烯泡沫的電磁特性
圖7、 熱性能和機理
小結
綜上所述，已經成功合成了由多孔超薄石墨烯納米片基泡沫填充的有機矽基複合材料，具有可調缺陷和質構、優越的EMI SE和大導熱性。本文報道的政策由于制備簡單、紋理可調、生産可擴充等優點，也适用于多孔三維互聯架構的合成。
文獻：
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.03.022