在石墨烯骨架中引入高导电性的银纳米线(AgNWs)可显著提高其电磁屏蔽性能。然而，由于制备工艺复杂、产率低以及通过物理自组装方法石墨烯与AgNWs之间缺乏强相互作用，限制了其在电磁屏蔽的应用。
近日，中国科学院山西煤炭化学研究所陈成猛等相关研究人员采用不含其他卤化物离子成核剂和形貌剂的一步石墨烯诱导策略，原位合成了石墨烯/AgNWs复合材料。石墨烯的O=C-O基团为Ag核的结合提供了成核位点。重要的是，具有含氧官能团的石墨烯充当“Ag+ 池”，储存和释放大量的Ag+，为AgNWs的生长提供了连续的Ag+，并抑制过度成核。得益于3D导电网络的高欧姆损耗，石墨烯/AgNWs涂层的电磁屏蔽效果达到76.59 dB。这为高性能电磁屏蔽材料的发展提供了广阔的前景。
相关研究结果以“ A one-step graphene induction strategy enables in-situ controllable growth of silver nanowires for electromagnetic interference shielding” 为题，发表在 Carbon 上。
研究亮点
- 采用不含其他卤化物离子成核剂和形貌剂的一步石墨烯诱导方法，原位可控合成银纳米线。
- 石墨烯的O=C-O基团为Ag核的结合提供了成核位点。
- 提出了一种通过石墨烯诱导成核、生长和成熟的 Ag NWs 形成机理。
- 制备的石墨烯/Ag NWs 涂层在 X 波段具有良好的导电性和EMI SE。
图文解读
图1. （a）石墨烯诱导的 Ag NW 和 Ag NP 的制造过程示意图。 (b)纯银、G400/Ag 和 G3000/Ag 的 XRD 图案 ， (c)UV-vis 吸收光谱。(d)G400/Ag 和 G3000/Ag 中的 TG 图谱， (e) Ag 含量。
图2. AgNWs薄膜的(a)成核、(b)生长和(c)成熟 机理示意图。
图3. G400/Ag涂层屏蔽前(a)、后(b)手机信号演示图。G400/Ag 和 G3000/Ag 涂层在 3.94-5.99 GHz 频率范围（属于 5G 频率）的 SET (c)、SER(d)、SEA(e) 和 T(f)。
总结
在不使用其他成核剂和卤化物离子形貌剂的情况下，研究了银纳米线和银纳米颗粒的一步可控原位生长方法。Ag NWs 和Ag NPs 的生长诱导剂分别对应G400 和G3000 石墨烯。通过实验和DFT理论计算，G400 石墨烯的 O=C-O 基团提供了成核位点。与 G3000 石墨烯相比，G400 石墨烯可以作为“Ag+池”存储Ag+，避免过度成核，为Ag NWs的生长提供了连续的Ag源。随后，提出了石墨烯诱导成核、生长和成熟的Ag NWs形成机制。3D导电网络的独特结构优势使G400/Ag NWs涂层的电导率达到2329.67 S/cm, EMI SE达到76.59 dB。本工作为可控金属纳米材料作为高性能电磁屏蔽材料的合成提供了一个全面的解释。
◾ 文献信息
A one-step graphene induction strategy enables in-situ controllable growth of silver nanowires for electromagnetic interference shielding
HuiJia, Zong-LinYi, Xian-HongHuanga, Fang-YuanSu, Qing-QiangKong, XiaoYang, ZhengWang, Li-JingXie, Quan-GuiGuo, Cheng-MengChen
Carbon
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.07.067
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