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刮刀技術制備石墨烯漿料的高導熱性層狀聚合物複合材料,電子産品的散熱!
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迫切需要高度導熱的聚合物複合材料來解決快速發展的電子器件的散熱問題。由于二維平面結構和極高的導熱性,石墨烯是聚合物複合材料的理想導熱填料。鑒于日益成熟溶劑的剝離技術及其以低成本大規模生産高質量石墨烯的能力,我們的目标是開發高溶劑剝離,無平面缺陷石墨烯的高導熱聚合物複合材料,而不是氧化剝離,平面缺陷豐富的石墨烯。通過簡單,可擴展的刮刀工藝生産具有良好有序層狀結構的溶劑 - 剝離的原始石墨烯/聚(偏二氟乙烯)複合材料。高品質溶劑剝離的原始石墨烯和良好有序的層狀微結構的組合形成了聲子傳輸的高效,定向和緻密通道,因此賦予聚合物複合材料高導熱率(41.64 W / mK),超過以前的報道了氧化剝離的石墨烯基聚合物複合材料(2.1-19.5 W / mK)。
 
随着高密度和定向滲透網絡的形成,含有高負荷石墨烯(> 30 vol%)的層狀石墨烯基微結構可能是獲得高導熱率值的最可行途徑。在這種層壓石墨烯基聚合物複合材料中,石墨烯納米片之間的界面熱阻和所用單個石墨烯納米片的固有熱導率主導了宏觀複合材料的熱傳導能力。分層石墨烯基聚合物複合材料的路線主要基于真空輔助過濾或稀釋氧化石墨烯(GO) - 聚合物混合溶液的蒸發,然後還原。因此,應該進行更多的研究工作,從高質量的石墨烯生産層狀石墨烯基聚合物複合材料,以實現高導熱性。雖然形成了高密度,定向滲透網絡,但RGO納米片基面上的衆多缺陷對層狀RGO基聚合物複合材料的導熱能力具有不可忽視的影響  
随着發展溶劑剝離技術,它已牢固地确立石墨可剝離成的大體積,平面無缺陷的,在某些溶劑[數層石墨烯分散體。質量剝離為高品質石墨烯高成本效率的高導熱石墨烯基聚合物複合材料的生産提供了前提。在這項研究中,我們首次展示了由溶劑剝離的原始石墨烯(SEG)快速,大面積生産高導熱,柔性層狀石墨烯基聚合物複合材料。複合材料的厚度高度可調,範圍從微米到大塊。平面無缺陷石墨烯納米片和良好有序的層狀微結構的組合賦予複合材料超高的導熱性和導電性(41.64 W / mK,6670 S / m),優于報道的基于0D填料的1D填料,石墨烯泡沫基和分層RGO基聚合物複合材料。 

石墨通過大小球磨的組合直接在NMP中剝離,快速産生大體積,無平面缺陷的少層石墨烯分散體(圖1a)。通過離心将剝離的石墨烯分散體進一步濃縮成閃亮的黑色糊狀物(圖 1b)。NMP剝離的石墨烯尺寸為幾百納米,原子層數小于10,大多數在3-6原子層範圍内(圖 1c和d)。幾層特征也反映在拉曼光譜中幾乎對稱的2D帶形狀(圖1E)。D帶與G帶的強度比低至0.18,遠低于普通還原氧化石墨烯的強度比,通常大于1.事先證明,少數缺陷位于邊緣,而不是基面[ 52 ]。在這裡,PVDF選擇與SEG複合,因為它在NMP中具有良好的溶解性,優異的延展性,成膜能力和與碳納米材料的相容性(圖 1f)。通過機械攪拌将濃縮的SEG糊狀物與粘性PVDF溶液均勻混合,形成閃亮的SEG-PVDF-NMP糊劑。将混合的糊狀物轉移到市售的PET膜上,該膜由玻璃闆支撐(圖1G)。使用刮刀将混合的糊狀物快速塗覆到PET膜上(圖 1h)。幹燥後,SEG / PVDF塗層很容易剝離,形成柔韌的大面積自立式薄膜(圖 1i和j)。通過連續使用工業塗布機,刮刀工藝簡單,快速,易于放大。适用于将粘稠糊狀物加工成厚度均勻的大面積層壓闆。
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