成果简介

石墨烯基复合材料的导电性和热导率低于预期，这主要是因为石墨烯在高负载下的缺陷和空间分布难以优化。本文，中国科学院化学研究所马永梅课题组在《ACSAppl.NanoMater》期刊发表名为“Graphene/NaphthaleneSulfonateCompositeFilmswithHighElectricalandThermalConductivitiesforEnergyStorageandThermalManagementinNanoscaleElectronicDevices”的论文，研究通过控制少量缺陷扁平石墨烯片的组装，实现了独立柔性石墨烯/萘磺酸盐（GN）复合薄膜的高导电性和高导热性。组装后的GN复合膜具有良好的导电性，达到1.25×Sm–1，当膜厚度仅为25μm时，其电磁屏蔽性能高达37dB，这与先前报道的毫米厚度石墨烯复合膜具有竞争力。

此外，GN复合膜还表现出优异的面内导热性（Wm–1K–1）。这种薄膜的优越性能主要是因为在高负载下，少量缺陷石墨烯可以在复合材料中形成高度定向的结构。作者认为所制备的复合薄膜在纳米电子器件的储能和热管理领域具有巨大的应用潜力。

图文导读

方案1.(a)均质GN溶液的制备过程和(b)通过LBL刮擦法制备大面积自支撑GN复合膜的示意图

图1.GN水溶液的表征。(a)GN水溶液的大规模、均质和高质量。(b)GN和原始G的拉曼光谱。拉曼光谱二维峰的放大图。(c)GN的SEM图像。(d)GN的TEM图像和HRTEM图像。(e)GN的SAED模式。(f)GN的AFM图像。(g)NS、G和GN的紫外-可见光谱。(h)G和GN的FTIR光谱。

图2.LBL刮削法制备的大型自支撑GN复合薄膜及其结构信息

图3.独立式GN复合薄膜的特性

图4.独立式GN复合薄膜的应用。(a)GN复合薄膜的电性能应用。具有不同角度弯曲的GN复合膜的灯泡的电流和亮度。(b)GN复合薄膜的热性能应用。环氧树脂和由GN复合膜包裹的环氧树脂的红外图像分别为正视图和俯视图。

小结

该策略以较低的成本同时实现规模化和无污染制备石墨烯复合材料，在纳米电子器件的储能（如双电层电容器）和热管理方面具有巨大的应用潜力。

文献：

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