自2004年被曼徹斯特大學的Geim和Novoselov分離（2010年諾貝爾物理學獎）以來，石墨烯因其卓越的特性而被稱為“神奇材料”，已在許多應用和產(chǎn)品中得到利用。然而，在聚合物復合材料中以微小薄片形式使用石墨烯限制了石墨烯優(yōu)異性能的充分利用，因此需要高填充量才能獲得令人滿意的電氣和機械性能。
來自希臘研究與技術(shù)基金會化學工程科學研究所（FORTH/ICE-HT）、帕特雷大學化學工程系和那不勒斯菲里德里克第二大學物理系的一組研究人員由科斯塔斯·加利奧蒂斯教授領(lǐng)導，提出了一個創(chuàng)新想法，即使用厘米級石墨烯片作為具有納米層壓結(jié)構(gòu)的聚合物復合材料的增強材料。這已被證明是克服納米顆粒填料典型缺點的明智策略，這要歸功于較大的橫向尺寸，以及通過聚合物和石墨烯層的交替，確保了有效的應力轉(zhuǎn)移和均勻可控的分散。大尺寸單層石墨烯是通過化學氣相沉積（CVD）技術(shù)生產(chǎn)的：它具有單原子層厚度，與小薄片不同，其他維度（長度和寬度）沒有尺寸限制。
Figure 用于電磁干擾屏蔽的CVD石墨烯/聚合物納米層壓板示意圖
然后采用半自動工藝生產(chǎn)厘米級CVD石墨烯/聚合物納米層壓板，該工藝允許操作超薄膜，并且已發(fā)現(xiàn)對于相同的石墨烯含量，最先進的薄片表現(xiàn)更好基于石墨烯聚合物復合材料的機械增強和電氣性能。最重要的是，這些薄層壓材料在太赫茲范圍內(nèi)顯示出非常高的電磁干擾(EMI)屏蔽效率，在33 μm薄的厚度下達到60 dB，并且每單位重量和厚度的絕對EMI屏蔽效率，是迄今為止生產(chǎn)的合成非金屬材料的最高值。
Galiotis 教授表示：“在本工作中，我們嘗試利用單層石墨烯作為工程聚合物的增強材料時的優(yōu)異機械和電氣性能。由于夾雜物的尺寸很小，到目前為止，使用短尺寸石墨烯薄片這是不可能的。連續(xù)（大尺寸）單層石墨烯膜生產(chǎn)的最新進展使我們能夠?qū)?shù)十甚至數(shù)百個石墨烯層嵌入商業(yè)聚合物中來制造納米層壓板。這使得石墨烯納米層壓板的剛度接近每體積分數(shù)的完美石墨烯，并具有優(yōu)異的EMI屏蔽性能。這項工作為開發(fā)具有卓越性能的納米層壓材料鋪平了道路，這些納米層壓材料適用于航空航天、汽車以及許多電子應用。”
這項重要的研究工作于2021年2月8日發(fā)表在《Nature Communications》高影響期刊上。這篇文章的合作者是 Christos Pavlou、Maria Giovanna Pastore Carbone 博士、Anastasios Manikas 博士和 George Trakakis 博士（帕特雷大學）以及來自那不勒斯菲里德里克第二大學的Can Koral 博士、Gianpaolo Papari 博士和 Antonello Andreone 教授。
摘自《The Graphene Council》網(wǎng)站
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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