可控层状结构构筑高性能石墨烯厚膜，导热率达 1183 W/(m·K)

随着5G、物联网及柔性可穿戴电子设备的快速发展，对兼具柔韧性、高效热管理与电磁屏蔽性能的多功能石墨烯厚膜需求迫切。传统制备方法（如真空抽滤、刮涂）存在耗时长、片层无序堆叠、内部缺陷等问题，导致力学、导热及导电性能下降，且厚膜下难以实现片层长程有序排布与致密化。现有调控策略缺乏主动驱动力或依赖复杂外场，无法兼顾厚膜的高面内导热、层间输运及弯折稳定性。因此，亟需开发高效、可规模化且能精准调控微观有序结构的新型石墨烯厚膜制备策略。

近日，浙江大学高微微副教授团队提出牺牲离子模板定向组装（SITDA）新策略，以氯化钙中Ca²⁺为牺牲离子模板，通过配位作用引导氧化石墨烯片层逐层组装成规整层状结构，经EDTA螯合去除离子后结合气相还原与高温退火，实现多功能石墨烯厚膜（GTF‑S）的快速可控制备。该策略构筑连续水分子输运通道，成膜效率较传统浇铸法提升约6倍、干燥耗时缩短73%，厚度可随组装循环线性调控；所得膜片层取向度高达0.86，致密无缺陷，180 μm厚GO膜拉伸强度94 MPa，还原后仍达113.6 MPa；2800 ℃退火后面内/外导热系数分别为1183与5.7 W·m⁻¹·K⁻¹，电导率9.52×10⁵ S·m⁻¹，500次弯折后导热几乎不变；X波段电磁屏蔽效能稳定在98.9 dB，吸收为主，弯折后性能无退化，可直接阻断无线充电信号。该法无需复杂外场，工艺可规模化，为柔性电子、热管理与电磁防护领域提供了高性能厚膜制备新路径。

图1.牺牲离子模板定向组装（SITDA）策略快速制备石墨烯厚膜（GTF-S）。(a) SITDA 制备 GTF-S 的流程机理示意图；(b) 不同组装循环次数 GO 水凝胶实物照片及循环组装薄膜截面形貌、不同位置界面放大微观结构；(c) SITDA 与浇铸法制备氧化石墨烯厚膜的成膜效率对比；(d) 约 120 μm 厚石墨烯厚膜实物照片；(e) 石墨烯厚膜弯折柔韧性展示；(f) 石墨烯厚膜可裁剪成型加工性能；(g) SITDA 与浇铸法制备石墨烯厚膜导电、导热、力学综合性能雷达图对比。

相关研究成果以“Rapid fabrication of multifunctional graphene thick films by sacrificial ion template-directed assembly”为题发表于《Carbon》。

链接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2026.121685