随着智能设备的广泛应用，电子设备功率的提升、集成度的提高以及小型化趋势，导致电磁干扰和过热问题日益严重。因此，大规模生产兼具电磁干扰（EMI）屏蔽与热管理功能的材料变得尤为重要。本文，哈尔滨理工大学韩志东 教授团队在《Journal of Alloys and Compounds》期刊发表名为“Large-scale fabrication of graphene/SiC composites with integrated electromagnetic interference shielding and thermal conductivity properties”的论文，研究主要采用一种工业可扩展的制备方法，以氧化石墨烯滤饼为原料，并引入碳化硅（SiC）纤维作为石墨烯层之间的连接桥。SiC纳米纤维逐渐锚定在石墨烯层上，从而提升了石墨烯基复合材料的EMI屏蔽效果和热导率。结果表明，当SiC含量为1.0%时，该复合材料的热导率达到223.9 W·m⁻¹·K⁻¹，EMI屏蔽效果为84.1 dB。这些发现表明，石墨烯/SiC复合薄膜具有优异的热导率和电磁干扰屏蔽性能，凸显了其在微电子学中的电磁干扰屏蔽和热管理领域的潜在应用价值。
图文导读
图1. Graphene/SiC composite film samples: (a) GO/SiC film, (b) graphene/SiC (SiC-1.0 %) composite film after graphitization.
图2. SEM images of graphene/SiC composite films: (a) SiC-0 %, (b) SiC-0.5 %, (c) SiC-1.0 %, (d) SiC-2.0 % and (e) SiC-5.0 %.
图3. TEM images of graphene/SiC composite films: (a1-a3) SiC-1.0 %, (b1-b3) SiC-2.0 %, (c1-c3) SiC-5.0 %.
图4. Schematic representation of the preparation process of graphene/SiC composite films.
图7. Schematic Diagram of EMI shielding mechanism for graphene/SiC composite films.
在本研究中，通过混合-涂覆-热处理工艺成功制备了具有电磁屏蔽和热管理双重功能的石墨烯/碳化硅复合薄膜。该工艺在工业规模生产中展现出显著潜力。对石墨烯/碳化硅复合薄膜样品的微观结构、电导率、电磁干扰屏蔽性能及热导率进行了表征。结果表明，碳化硅纤维在石墨烯层之间构建了热传导通道，从而提升了石墨烯/碳化硅复合薄膜的热导率。此外，碳化硅纤维还促进了大量石墨烯-碳化硅异质界面的形成，通过增加介电损耗，进一步提升了样品的电磁干扰屏蔽性能。当SiC含量达到1.0%时，石墨烯/SiC复合薄膜展现出优异的电磁干扰屏蔽与热管理性能，实现总电磁干扰屏蔽效能84.1dB及热导率223.9W·m⁻¹·K⁻¹。本研究的成果为批量制备具有高效电磁干扰屏蔽和热管理性能的石墨烯复合薄膜奠定了基础，进一步拓展了石墨烯材料的应用场景。
文献：https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.182298
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