材料分析与应用

本研究为开发用于电磁干扰屏蔽和微波吸收的轻型和高强度材料提供了一种新策略，显示了其在航空航天、微电子和能量转换应用方面的巨大潜力。

本文提出了一种灵活的封装策略来制备阳极/阴极电极，并设计了一种阵列电解槽，用于通过电化学剥离法按比例连续安全地生产石墨烯。

首先详细讨论了电磁屏蔽的机理和关键影响因素。然后，概述了石墨烯在电磁屏蔽领域的优势和多尺度结构，包括缺陷、掺杂和致密化。第三，回顾并比较了各种微/宏观尺度的石墨烯基材料，如纯石墨烯薄膜、泡沫、复合材料和多功能石墨烯材料，同时深入分析了石墨烯结构与电磁屏蔽价值之间的关系。最后，预测了基于石墨烯的电磁屏蔽应用领域目前面临的挑战和未来前景。本综述将为高性能石墨烯基电磁屏蔽提供新的思路和方向。

在这项工作中，我们开发了一种简单、环保且经济高效的方法，用于制备基于石墨烯、碳纳米管和炭黑的水性导电墨水。这种碳基导电墨水在可穿戴电子设备的能量存储方面具有巨大潜力，从而促进了柔性 MSC 的实际应用。

所制备的吸油袋不仅解决了传统二维油水分离膜材料分离驱动力单一的问题，提供了更多的分离方法，而且验证了将吸油袋应用于高粘度油类光热吸附领域的可能性，拓展了二维膜材料在海上溢油处理中的应用范围，为进一步探索提供了新的方向。

这种生物石墨的质量指标等同或超过了球化天然石墨，拉曼 ID/IG 比值为 0.051，与石墨烯层（La）平行的晶粒尺寸为2.08微米。这种生物石墨可直接作为液相剥离石墨烯的原始输入材料，用于规模化生产导电油墨。

首先，将浓硫酸预掺杂到石墨箔中，促进石墨箔均匀膨胀，将其转化为准单层石墨烯结构。随后，在还原性/氧化性电解质中进行后剥离会同时触发剥离和氧化过程，从而产生分散良好的石墨烯纳米片，其氧化程度可在数分钟内量化。综合表征研究证实了剥离氧化石墨烯的不同氧化程度，跨越了通过施陶登迈尔、霍夫曼和胡默斯方法获得的传统氧化程度。此外，我们还评估了该方法的可扩展性以及剥离氧化石墨烯纳米片的溶液可加工性，证明可以连续生产公斤级氧化石墨烯，并制造出具有优异机械性能的米长纳米复合薄膜。

在本研究中，通过在市场上可买到的非金属 AF/AFF 基底上直接进行石墨烯 CVD 生长，开创了GAF/GAFF的先河。值得注意的是，在γ-Al2O3-AF 上生长石墨烯的过程中，首次在非金属衬底上发现了石墨烯独特的 VSS 生长模式，这与在传统催化惰性非金属衬底上观察到的众所周知的 VS 生长模式截然不同，从而导致了石墨烯相对快速的低温生长。所提出的 VSS 生长模型大大推进了我们对非金属基底上石墨烯 CVD 生长的理解。除了实验室水平的 GAFF 制备，我们还实现了大规模 GAFF 的稳定量产。

合成材料的拉曼光谱显示出石墨烯基材料的光谱特征，并显示出缺陷和氧含量。X 射线衍射显示了石墨晶格的特征，层间距稍大，这归因于插层官能团。X 射线光电子能谱证实 sp2 杂化碳是主要成分。高分辨率透射电子显微镜可深入了解多层结构和层间距的变化。与氧化形式的石墨烯相比，合成的原始石墨烯吸附全氟辛酸的效率几乎高出十倍，但与石墨烯基纳米复合材料相比，吸附效率略低。

结果表明，煤化程度高的无烟煤在峰值温度约3300 K时往往会形成高度石墨化的碳材料，在电容储能方面具有较高的速率能力（30Ag-1 时的容量保持率为79.1%）和较低的弛豫时间常数（τ0= 0.27s）。此外，从褐煤和烟煤中提取的低煤级闪速碳材料显示出更好的电容性能，在1Ag-1时容量超过80Fg-1。这项研究证明，FJH 技术在将煤炭转化为有价值的碳材料方面具有巨大潜力。

与GGFF相比，在CNT/GGFF中构建三维导电和导热网络可使板材电阻降低>90%，抗拉强度提高4.5倍，热阻降低>70%，在复合材料、散热和除冰等领域的应用前景广阔。此外，CNT/GGFF的热阻表现出与温度无关，将应用扩展到航空和航天，因为传统材料的热导率随环境温度的变化会对飞机的热稳定性、可靠性和寿命产生不利影响。