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热管理和电磁干扰屏蔽双功能材料—— 3D多壁碳纳米管/石墨烯/硅橡胶弹性体

热管理和电磁干扰屏蔽双功能材料—— 3D多壁碳纳米管/石墨烯/硅橡胶弹性体

  • 分类:新闻动态
  • 发布时间:2021-07-30 13:38
  • 访问量:

【概要描述】电子设备的小型化和功率密度的提升导致热能的快速积累,导致电子设备的安全性差和使用寿命缩短。同时,电子设备产生的电磁波辐射严重影响人体健康及其运行。为了解决这些问题,迫切需要具有出色热管理和电磁干扰 (EMI) 屏蔽的集成双功能轻质材料。迄今为止,报道的轻质碳基填料包括石墨、石墨烯、碳纤维和碳纳米管 (CNT) 。

热管理和电磁干扰屏蔽双功能材料—— 3D多壁碳纳米管/石墨烯/硅橡胶弹性体

【概要描述】电子设备的小型化和功率密度的提升导致热能的快速积累,导致电子设备的安全性差和使用寿命缩短。同时,电子设备产生的电磁波辐射严重影响人体健康及其运行。为了解决这些问题,迫切需要具有出色热管理和电磁干扰 (EMI) 屏蔽的集成双功能轻质材料。迄今为止,报道的轻质碳基填料包括石墨、石墨烯、碳纤维和碳纳米管 (CNT) 。

  • 分类:新闻动态
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电子设备的小型化和功率密度的提升导致热能的快速积累,导致电子设备的安全性差和使用寿命缩短。同时,电子设备产生的电磁波辐射严重影响人体健康及其运行。为了解决这些问题,迫切需要具有出色热管理和电磁干扰 (EMI) 屏蔽的集成双功能轻质材料。迄今为止,报道的轻质碳基填料包括石墨、石墨烯、碳纤维和碳纳米管 (CNT) 。

在上述碳质材料中,石墨烯具有sp2键合的六方碳晶格和离域共轭π电子结构,为声子传递和电子传递提供了快速通道,形成了优异的面内导热和导电性。因此,石墨烯基具有理想导热性能和EMI屏蔽效果(SE)的双功能材料得到了广泛的研究。然而,由于石墨烯片层的重新堆积,对纯石墨烯的热导率和EMI SE的提高效率受到了限制。研究发现,石墨烯与其他材料如碳纤维、CNTs和金属纳米颗粒结合,可以在较低的填充量下构建长范围的导热路径,从而使所获得的复合材料具有优良的热、电和力学性能。特别是对于CNTs填料,其独特的一维(1D)管状纳米结构不仅提供了丰富的导热途径,而且为电磁波散射提供了众多的极化位点。然而,由于填料在复合材料中的分散或团聚不均匀,未能充分利用其优异的固有性能,导致复合材料的导热增强效率较低。

近日,中国科学院山西煤炭化学研究所姜东陈成猛等相关研究人员采用KOH诱导水热反应,在2800℃下石墨化制备了具有3D连续网络的各向异性石墨烯/多壁碳纳米管。当氧化石墨烯与多壁碳纳米管的比例为 1:3 时,实现了水平方向 sp2 微晶尺寸的减小与乱层堆积的增强之间的平衡,有利于声子转移和电子传输。在 2.77 wt.% 的低负载量下,复合材料的最佳导热系数可达 1.30 W m-1 K-1,比纯硅橡胶(0.23 W m-1 K-1)高 465%。同时,该复合材料在K波段表现出42 dB 的最大电导率和电磁干扰屏蔽效率。而且还保留了矩阵的灵活性。为轻质双功能集成材料的研制奠定了基础。

相关研究结果以" Dual-functional 3D multi-wall carbon nanotubes/graphene/Silicone Rubber Elastomer: Thermal Management and Electromagnetic interference shielding "为题,发表在 Carbon 上。

 

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