中科院城市环境所《Ind. Eng. Chem. Res》:弹性可折叠耐高温多孔石墨烯薄膜,具有优异电磁屏蔽性能

具有超薄性、柔性和可折叠性、耐高温性和优异的电磁干扰屏蔽性能的材料是未来便携式和可穿戴电子产品的迫切需求。本文,汪印教授团队研究通过将化学还原和快速受限发泡方法可控地制备高度柔性、坚固且多孔的石墨烯薄膜(GFs)。

成果简介

具有超薄性、柔性和可折叠性、耐高温性和优异的电磁干扰屏蔽性能的材料是未来便携式和可穿戴电子产品的迫切需求。本文,汪印教授团队在《Ind. Eng. Chem. Res》期刊发表名为“Elastomeric Foldable and High-Temperature Endurance Porous Graphene Films with Superior Electromagnetic Interference Shielding Performance”的论文,研究通过将化学还原和快速受限发泡方法可控地制备高度柔性、坚固且多孔的石墨烯薄膜(GFs)。

在500°C空气中的空间受限发泡赋予退火GFs(AGF)集成功能,包括显著改善的表面平滑度、较低的薄片电阻、较高的耐高温性、定制的分层多孔结构以及消除碘掺杂同步杂质。所制备的AGF具有优异的自恢复弹性性能、在大量重复弯曲循环中的卓越可靠性以及显著的柔性和机械强度。更值得称赞的是,与通过单独HI还原(28.63 dB)和热还原(19.37 dB)制备的GFs的屏蔽效能(SE)相比,AGF的屏蔽效能(SE)大大提高,高达48.37 dB,这是因为构造良好的高导电性和分级多孔结构中增强了微波吸收。因此,这种薄AGF具有优异的灵活性、弹性和高温耐久性,并具有优异的屏蔽性能,在便携式和可穿戴设备领域具有强大的潜在应用前景。

图文导读

中科院城市环境所《Ind. Eng. Chem. Res》:弹性可折叠耐高温多孔石墨烯薄膜,具有优异电磁屏蔽性能

图1. (a) 驱动RGO薄膜受限发泡的策略和机制示意图。(b)GO膜的光学图像,(c) 使用HI的RGO膜,(d) 限制条件下的AGF,(e-g) 限制条件下的热RGO膜和无限制条件,以及热退火的 RGO 膜不受限制。

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图2. (a) GO 薄膜和 (b) RGO 薄膜的SEM图像,AGF的横截面厚度控制为 (c) 40、(d) 100 和 (e) 200 μm。(f) 40μm厚的AGF俯视SEM图像。

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图3. GO薄膜、RGO薄膜、AGF和TGO薄膜的结构特征。

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图4. (a) GO薄膜、RGO薄膜和AGF的拉伸强度、比强度和韧性。(b) 10×100mm2 AGF-100折叠的千纸鹤。(c)在AGF-100上的纸船在火焰下进行耐热测试的照片。(d) AGF-100 折叠和起皱的视频 S1快照。(e) RGO薄膜的折叠和起皱。(f) 火焰上RGO薄膜的照片。(g-h)RGO薄膜和AGF-100吸附碘的稳定性和释放测试。

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图5. (a) RGO 薄膜、AGF 和 TGO 薄膜的薄层电阻。(b) AGF-100 在弯曲和折叠的千次循环中的薄层电阻变化

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图6、EMI屏蔽性能和机制

文献:https://doi.org/10.1021/acs.iecr.1c04201

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