机械压缩制备石墨烯气凝胶,用于高效电磁干扰屏蔽

对石墨烯水凝胶进行简单的机械压缩获得具有多层结构的高EMI屏蔽性能的石墨烯气凝胶

石墨烯气凝胶因其重量轻,导电性优异,均匀的三维(3D)微孔结构和良好的机械强度而成为一种有前途的电磁干扰(EMI)屏蔽材料。具有高EMI屏蔽性能的石墨烯气凝胶引起了相当大的关注。本文,西北工业大学机电学院蒋建军教授团队在《ACS APPL MATER INTER》期刊发表名为“Electromagnetic Interference Shielding of Graphene Aerogel with Layered Microstructure Fabricated via Mechanical Compression”的论文,受水凝胶在机械压力下不可逆变形的启发,提出了一种制备高EMI屏蔽石墨烯气凝胶的新颖方法。

研究包括在石墨烯水凝胶上进行机械压缩的步骤,目的是改变微观结构,然后进行冷冻干燥和在900°C的温度下进行热退火以生成最终产物。由于机械压缩导致内部液体流动,水凝胶的微观结构从蜂窝状变为层状。经过高度压缩后,GA可以具有均匀的分层结构和高密度,这在电磁波消散中起着主导作用。因此,可以获得具有优异的导电性(181.8S / m)和EMI屏蔽性能(43.29dB)的气凝胶。此外,压缩过程使我们能够通过不同的模具形成复杂的水凝胶形状。该方法增强了石墨烯气凝胶的可成形性,并提供了控制微观结构的可靠方法。

图文导读

机械压缩制备石墨烯气凝胶,用于高效电磁干扰屏蔽-1
图1. GA微观结构重建的示意图。

 

机械压缩制备石墨烯气凝胶,用于高效电磁干扰屏蔽-2
图2. TGA制造过程的示意图。

 

机械压缩制备石墨烯气凝胶,用于高效电磁干扰屏蔽-3
图3.(a)不同形状的水凝胶和(b–d)气凝胶

 

机械压缩制备石墨烯气凝胶,用于高效电磁干扰屏蔽-4
图4.(a)TGA-C100%,(b)TGA-C40%和(c,d)TGA-C5%高度的SEM图像。

 

机械压缩制备石墨烯气凝胶,用于高效电磁干扰屏蔽-5
图5(a)GO,GA和TGA得XPS扫描光谱;(b)GO,GA和TGA的XPS C 1s曲线。

 

机械压缩制备石墨烯气凝胶,用于高效电磁干扰屏蔽-6
图6.具有TGA的复合材料的电性能(a)在不同的压缩度下,(b)具有不同的密度。

 

机械压缩制备石墨烯气凝胶,用于高效电磁干扰屏蔽-7
图7. 不同压缩程度下TGA 的(a)EMI SE T,(b)SE A,(c)SE R和(d)TGA-C5%的EMI SE对频率的曲线图。

 

小结

总之,这项研究提出了一种制造具有优异EMI屏蔽性能的石墨烯气凝胶的可靠方法。通过在成型过程中机械压缩石墨烯水凝胶,石墨烯气凝胶的内部微观结构从蜂窝状变为层状,并且密度大大提高。可以通过机械压缩气凝胶来形成形状复杂的气凝胶,这拓宽了气凝胶的实际应用前景。

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