成果简介
层状3D 结构有利于提高石墨烯气凝胶的电性能，如导电性、电磁干扰 (EMI) 屏蔽效率 (SE) 和压力敏感性。本文，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 钱波等研究人员在《Adv. Mater. Technol》期刊发表名为“A New Strategy of 3D Printing Lightweight Lamellar Graphene Aerogels for Electromagnetic Interference Shielding and Piezoresistive Sensor Applications”的论文，研究展示了基于剪切稀化和冰生长抑制机制的3D打印层状石墨烯气凝胶 (LGA) 策略。精心设计的狭缝挤出打印头用于生产剪切稀化氧化石墨烯 (GO) 水性分散体。将叔丁醇添加到GO水基分散体中以抑制冰的生长，这将破坏GO薄片的排列。在对打印的GO样品进行冷冻干燥和化学还原后，制备了轻质LGA。
与传统方法相比，本文提出的策略具有更好的尺寸和形状可伸缩自由度。LGA的导电率高达705.6S m−1，这对于石墨烯基气凝胶来说是相当高的。得益于层状结构和高导电性，气凝胶在厚度为3mm的X波段的EMI SE高达 68.75dB，而绝对EMI SE高达15351.9dB cm3 g-1。LGA 还可用作压电压力传感器，具有高压缩应力和快速响应时间。
图文导读
图1、3D打印LGA工艺示意图
图2、GO分散体的流变特性和狭缝挤出头
图3、挤压过程的模拟和实验结果
图4、GOA和GA的结构性质
图5、GA的电磁干扰 (EMI) 屏蔽
图6、GA-T4的压缩特性和压阻特性
小结
总之，提出LGA结构的3D打印方法。克服该方法挑战的两个关键解决方案是设计和制备挤出头，以在狭缝厚度仅为50µm的GO片材上执行均匀的剪切变薄应力，以及保持 GO 片材的取向结构通过 TBA 在冷冻基质上的冰生长抑制作用。首次通过DIW方法演示LGA结构，有效增加了结构形状和尺寸的可扩展自由度。LGA结构具有高导电性、电磁干扰（EMI）屏蔽效率（SE）和压力敏感性，在石墨烯基气凝胶中显示出巨大的竞争优势。
文献：https://doi.org/10.1002/admt.202101699
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