多伦多大学–电热功能梯度的微孔聚合物-石墨烯纳米片复合泡沫及其电磁屏蔽性能

这项工作提出了一种简单的工艺路线，以制备梯度微孔结构，即包含有石墨烯纳米片的聚合物复合泡沫，从而实现分级的功能特性。通过在注射成型机中进行超临界流体处理，然后在模腔中快速减压发泡制备得聚合物/石墨烯复合泡沫。复合材料泡沫内形成的微观结构梯度，从剪切诱导的细长泡孔到更多各向同性的泡孔结构贯穿了整个模塑复合材料。这种独特的微观结构提供了分级的电学和热学性能。纳米复合泡沫的电导率、介电常数和热导率分别增加了高达7个数量级、1340%和143%。特定的电磁屏蔽性能（EMI）高达45%。这项研究表明，发泡法为制造功能梯度的聚合物复合材料铺平了道路，更好的应用于现有和新兴领域，如电磁屏蔽、储能材料和传感器。

 Figure 1.（A）HDPE/12.6% GnP复合泡沫在不同距离处的SEM图(泡沫样品具有7% VF)。(B)模塑样品和尺寸的示意图，复合材料在模具中的流动以及泡沫注射成型样品的细胞形态。

 Figure 2. (A)对于固体和泡沫(7% VF) HDPE/GnP复合材料在不同位置的渗透曲线，（C）固体和（B,E）泡沫复合材料在不同GnP含量下的DC电导率，（D）显示了电导率增强的速率，（F）HDPE/GnP复合材料（含有12.6 vol.% GnP，7%VF）的宽带电导率。

 Figure 3．复合泡沫（7% VF）在10⁺³赫兹下的(A) 真实介电常数和(D)介电损耗，不同GnP含量下，（B）介电常数和（E）介电损耗的增强速率。HDPE/GnP （含有12.6 vol.% GnP）复合材料的(C)宽带真实介电常数和(F) 介电损耗。

 Figure 4．HDPE/19vol% GnP和7%VF复合材料的比（A）EMI SE和(B)平均比EMI SE。

该研究工作由多伦多大学Tobin Filleter和Chul B. Park课题组于2021年发表在Carbon期刊上。原文：Electrically and Thermally Graded Microcellular Polymer/Graphene Nanoplatelet Composite Foams and Their EMI Shielding Properties。