自2004年被曼徹斯特大學(xué)的Geim和Novoselov分離（2010年諾貝爾物理學(xué)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(yīng)用和產(chǎn)品中得到利用。然而，在聚合物復(fù)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(xué)工程科學(xué)研究所（FORTH/ICE-HT）、帕特雷大學(xué)化學(xué)工程系和那不勒斯菲里德里克第二大學(xué)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(dǎo)，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(fù)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(yīng)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(xué)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(fù)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?yán)脝螌邮┳鳛楣こ叹酆衔锏脑鰪姴牧蠒r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?jǐn)?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(yīng)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(xué)）以及來自那不勒斯菲里德里克第二大學(xué)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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