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石墨烯輕質電磁屏蔽材料研究方面取得重要進展

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石墨烯輕質電磁屏蔽材料研究方面取得重要進展

日前,材料領域權威期刊Advanced Materials (IF=19.791)刊發了西北工業大學關于超輕電磁屏蔽材料的最新研究成果。論文題目為:“Carbon Nanotube–Multilayered Graphene Edge Plane Core–Shell Hybrid Foams for Ultrahigh-Performance Electromagnetic-Interference Shielding”,10.1002/adma.201701583。該論文以納米能源材料研究中心宋強副研究員和超高溫結構復合材料重點實驗室葉昉副教授為并列第一作者,以李賀軍,付前剛和魏秉慶教授為共同通訊作者,并在材料學院殷小瑋等教授的協助指導下完成。

近年來,高效、輕質電磁屏蔽碳材料受到國際范圍內的廣泛關注。傳統的單體碳材料,如碳納米管、石墨烯等,受限于其單一的結構特征,電磁屏蔽效能很難進一步提升。

為解決這一問題,作者提出借助CVD手段,實現石墨烯納米片與碳納米管的雜化連接,利用雜化體獨具的跨尺度缺陷、界面提高其對電磁波吸收屏蔽效能的新思路。先借助模板CVD制備了碳納米管泡沫,然后借助等離子增強CVD在碳納米管表面原位生長了多層石墨烯納米片。SEM和TEM分析顯示,石墨烯與碳納米管之間存在共價結合、石墨烯納米片自身具有豐富的邊緣結構;碳納米管表面石墨烯納米片的嫁接構筑了納米尺度上的導電網絡,其與碳納米管微米導電網絡協同實現了對電磁波的更強消耗。

所制備的雜化體泡沫電磁屏蔽效能相比同密度的碳納米管泡沫提高了80-110%,比屏蔽效能高達6600 dB/(g/cm3),為目前報道最高值。同時,力學研究表明,該材料還可作為一種優異的納米增強體,能夠有效提高樹脂材料的力學性能。上述研究為石墨烯和碳納米管的雜化應用提供了新思路。該研究工作獲得國家自然科學重點項目、創新群體和青年基金等項目的資助。


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