報道了由石墨烯和銅納米顆粒組成的環(huán)氧基二元復(fù)合材料的熱性能。已發(fā)現(xiàn)，“協(xié)同”填料效應(yīng)表現(xiàn)為大小不同填料的復(fù)合材料的熱導(dǎo)率會顯著提高，具有明確定義的填料載荷閾值。中等石墨烯濃度f
g=15 wt％時，復(fù)合材料的熱導(dǎo)率會隨著銅納米粒子的載量接近f
Cu≈40 wt％而突然增加，然后達(dá)到飽和。該效應(yīng)歸因于球形石墨納米顆粒之間的球形銅納米粒子的插入，從而形成了高導(dǎo)熱的滲濾網(wǎng)絡(luò)。相反，在具有高石墨烯濃度，f
g=40 wt％的復(fù)合材料中，導(dǎo)熱系數(shù)隨添加銅納米顆粒而線性增加。在二元填料f
g=40 wt％和f
Cu=35 wt％的復(fù)合材料中，導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到13.5±1.6 Wm
-1 K
-1。此外，即使在具有導(dǎo)電填料的復(fù)合材料中，熱滲透也可以在電滲透之前發(fā)生。所得結(jié)果闡明了復(fù)合材料中石墨烯填料與銅納米顆粒之間的相互作用，并證明了這種雜化環(huán)氧復(fù)合材料在熱界面材料和粘合劑中實(shí)際應(yīng)用的潛力。
Figure 1. 復(fù)合物制備和樣品表征的示意圖。
Figure 2. 在恒定石墨烯質(zhì)量負(fù)載分?jǐn)?shù)下，不同Cu-NP負(fù)載下雜化復(fù)合材料的（a）質(zhì)量密度和（b）比熱
Figure 3. （a）含有石墨烯和Cu-NPs二元填料的環(huán)氧復(fù)合材料的熱擴(kuò)散率與銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系；b）5 wt％，c）15 wt％和d）40 wt％石墨烯的環(huán)氧樹脂的熱導(dǎo)率隨銅含量的變化而變化。
Figure 4. 三種不同的復(fù)合材料，其總填料濃度大致相等，并且石墨烯的負(fù)載量低、中和高的（a）熱擴(kuò)散系數(shù)和（b）導(dǎo)熱系數(shù)
相關(guān)研究成果于2020年由加利福尼亞大學(xué)Fariborz Kargar和Alexander A. Balandin課題組，發(fā)表在Adv. Funct. Mater.（DOI: 10.1002/adfm.201904008）上。原文：Thermal Properties of the Binary-Filler Hybrid Composites with Graphene and Copper Nanoparticles。
摘自《石墨烯雜志》公眾號：
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