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上海交大《J MATER SCI TECHNOL》:湿弹性石墨烯气凝胶可提高聚合物纳米复合材料的导热

发布时间:2021-3-26 9:46:06      阅读1408

  本文要点:
  1、设计了各向异性取向良好的石墨烯混合气凝胶;
  2、Aerogel-200具有超强的亲水性和出色的湿回弹性能;
  3、Aerogel-1500在聚合物中表现出优异的导热性。
  基于石墨烯的三维气凝胶在吸附,传感器和热管理等方面有着巨大的应用潜力。但由于其结构杂乱,压缩后回弹率极低,限制了其实际应用。一些方法可以实现一个很好的排列结构,但是,它们涉及高成本和复杂的技术。
  本文,上海交通大学化学化工学院黄兴溢教授团队在《J MATER SCI TECHNOL》期刊发表名为“Wet-resilient graphene aerogel for thermal conductivity enhancement in polymer nanocomposites”的论文,研究通过单向冷冻浇铸实现了具有各向异性开孔和定向良好结构的3D石墨烯混合气凝胶,它结合了“软”(例如氧化石墨烯,Tween-80)和“硬”(例如石墨烯组件)组件展平后实现完全恢复。
  在中等温度(约200°C)下退火的石墨烯气凝胶可以具有超亲水性和出色的湿回弹性,包括在40 MPa下压制后的性能。此外,在约1500°C的高温下退火的石墨烯气凝胶在聚二甲基硅氧烷(PDMS)中显示出优异的导热率提高效率。所得的纳米复合材料清楚地显示出各向异性的导热性,并有望用作热界面材料。该策略为3D多功能石墨烯气凝胶的设计和制造提供了新的思路。

  图1。制备rGO组件和基于石墨烯的气凝胶的程序示意图

  图2。通过(a)拉曼光谱,(b)红外光谱和(c)GO和rGO组件的XRD分析来表征rGO组件;(d)rGO组件的SEM图像和(e)TEM图像;(f)rGO组件的TEM / EDS映射,(f 2 –f 4)中的比例尺为400 nm。

 

  图3。石墨烯气凝胶的形态

 

  图4。压缩-吸收-回弹性能,导电性能和A-200的应用表征。

 

  图5。导热性能的表征。
  通过界面自组装和单向冷冻浇铸制造了高度对齐的基于3D石墨烯的气凝胶。气凝胶结合了“软”和“硬”成分,并表现出独特的机械性能。这种单向分散的骨架结构可以导致聚合物复合材料的性能,这为三维多功能石墨烯基气凝胶的设计和制备提供新的见解,在热管理领域具有广阔的应用前景。
  文献:

  文章来源:材料分析与应用

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