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石墨烯轻质电磁屏蔽材料研究方面取得重要进展

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石墨烯轻质电磁屏蔽材料研究方面取得重要进展

日前,材料领域权威期刊Advanced Materials (IF=19.791)刊发了西北工业大学关于超轻电磁屏蔽材料的最新研究成果。论文题目为:“Carbon Nanotube–Multilayered Graphene Edge Plane Core–Shell Hybrid Foams for Ultrahigh-Performance Electromagnetic-Interference Shielding”,10.1002/adma.201701583。该论文以纳米能源材料研究中心宋强副研究员和超高温结构复合材料重点实验室叶昉副教授为并列第一作者,以李贺军,付前刚和魏秉庆教授为共同通讯作者,并在材料学院殷小玮等教授的协助指导下完成。

近年来,高效、轻质电磁屏蔽碳材料受到国际范围内的广泛关注。传统的单体碳材料,如碳纳米管、石墨烯等,受限于其单一的结构特征,电磁屏蔽效能很难进一步提升。

为解决这一问题,作者提出借助CVD手段,实现石墨烯纳米片与碳纳米管的杂化连接,利用杂化体独具的跨尺度缺陷、界面提高其对电磁波吸收屏蔽效能的新思路。先借助模板CVD制备了碳纳米管泡沫,然后借助等离子增强CVD在碳纳米管表面原位生长了多层石墨烯纳米片。SEM和TEM分析显示,石墨烯与碳纳米管之间存在共价结合、石墨烯纳米片自身具有丰富的边缘结构;碳纳米管表面石墨烯纳米片的嫁接构筑了纳米尺度上的导电网络,其与碳纳米管微米导电网络协同实现了对电磁波的更强消耗。

所制备的杂化体泡沫电磁屏蔽效能相比同密度的碳纳米管泡沫提高了80-110%,比屏蔽效能高达6600 dB/(g/cm3),为目前报道最高值。同时,力学研究表明,该材料还可作为一种优异的纳米增强体,能够有效提高树脂材料的力学性能。上述研究为石墨烯和碳纳米管的杂化应用提供了新思路。该研究工作获得国家自然科学重点项目、创新群体和青年基金等项目的资助。


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