雙功能3D多壁碳納米管/石墨烯/硅橡膠彈性體:高導熱性和電磁屏蔽效能

電子器件的小型化和功率密度的提升,使得熱能的快速累積,導致電子設備的安全性差和使用壽命縮短。同時,電子設備產生的電磁波輻射嚴重影響人體健康及設備運行。
  為了解決這些問題,迫切需要開發具有出色熱管理和電磁干擾 (EMI) 屏蔽的集成雙功能輕質材料。然而,如何同時實現高熱導率和高電磁屏蔽效能依舊是挑戰。
  近日,研究人員報道了通過KOH誘導水熱法和高溫石墨化后構建 3D 各向異性石墨烯/多壁碳納米管氣凝膠,同時實現了高導熱性和電磁屏蔽效能。rGO/MWCNTs 氣凝膠的石墨化能夠去除含氧官能團并修復晶格缺陷,從而保持骨架的高導熱性和導電性。
  此外,分析了氧化石墨烯(GO)與多壁碳納米管的比例變化對電磁干擾屏蔽性能和導熱特性的影響。石墨烯/多壁碳納米管的比例為 1:3,獲得了佳的熱導率和屏蔽效能。
墨
  (a) rGOCA 和 GCA 氣凝膠及其復合材料的制備示意圖。
  (b)不同質量比的 GO 和 MWCNTs 的 GCA 的光學圖像。
  (c)具有超輕重量 (ρ= 0.0322 gcm-3 ) 的GCA3立在蒲公英上。
  【小結】
  綜上所述,通過KOH誘導水熱反應和石墨化工藝制備了具有高取向結構的輕質3D石墨烯/多壁碳納米管氣凝膠。探討了多壁碳納米管含量對氣凝膠結構的影響,其中隨著多壁碳納米管含量的增加,La含量降低,渦輪堆疊增強。
  基于La和渦輪堆疊之間的平衡,當GO與MWCNTs的比例為1:3時,復合材料的佳導熱系數為1.3 W m-1 K-1,電導率為7.65 S m-1。同時,多壁碳納米管的摻入促進了屏蔽材料的歐姆損耗和極化損耗。特別是對于GCA3/SR,EMI SE在K波段達到42 dB。此外,GCA/SR復合材料仍然具有良好的柔性。這一結果為柔性電子設備的多功能應用鋪平了道路。