成果简介
与石墨产品相比，石墨烯组装致密整体具有优异的机械、电气和热性能，并在能源相关应用中表现出更好的性能。然而，当前的液体或固体组装方法有其自身的缺点，导致尺寸和性能之间的权衡。本文，青岛科技大学Hongsheng Yang等研究人员在《ACS Appl. Energy Mater.》期刊发表名为“Arbitrary-Shaped, Ultrastrong, and Highly Conductive Monoliths Directly Annealed by Graphene Oxide Ionic Putties for Corrosion-Resistant Joule Heating”的论文，研究受陶瓷工艺启发，开发了基于氧化石墨烯（GO）离子腻子的直接退火方法，以制备具有任意形状和高性能的石墨烯基单片。
通过真空旋转蒸发法从GO/离子液体水分散体制备GO离子腻子，其中GO片材尺寸和含量可任意调节，显示出比依赖高剪切力的传统方法更好的可扩展性。非挥发性离子溶剂在退火过程中充当热介质和材料前体，这与挥发性溶剂不同。因此，获得了具有优异塑性和理想微观结构的最佳离子腻子，使石墨烯基整体具有可设计的宏观结构和超高的机械强度（190MPa）和电导率（175s cm–1），在耐腐蚀焦耳加热中显示出良好的应用前景。这些优异的性能归因于密集和互锁的石墨烯网络。这项工作为高性能石墨烯基单片材料的实际应用提供了一种可扩展且简单的方法。
图文导读
图 1. (a) 中国传统陶瓷工艺示意图。(b) 全碳“陶器”直接退火组装示意图(c) 具有多种宏观结构的碳结构
图2、制备GO/离子液体纳米复合腻子 (GINP) 的示意图
图3、GINP的微观结构
图4、GINP的流变行为
图5、GINP退火组装机制
图6、RGA的机械、电热和防腐性能
小结
报道了一种微结构可调的非挥发性超塑性GO离子腻子，通过可扩展的直接退火方法制备了具有可编程3D宏观结构和高性能的石墨烯基单片，该方法显示了液体和固体组装方法的优点。这表明 GO在油灰状前体中的微观结构对通过直接退火组装的碳单块的固体性能具有关键作用。这项工作为具有可编程3D结构的高性能石墨烯基单片提供了一种新的可扩展制造方法。
文献：https://doi.org/10.1021/acsaem.2c01574
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