成果简介
石墨烯因其固有的高面内导热性和优异的机械性能而广泛用于散热。然而，其较差的跨平面导热性限制了其在某些电子应用中的使用。通过引入电负性最强的元素F，可以大大改变石墨烯的电子分布以及与基材的相互作用，从而获得具有高导热性的氟化氧化石墨烯（FG）。本文， 陕西科技大学材料学院 霍京浩 博士、上海交通大学 郭守武教授等研究人员在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Flexible Fluorinated Graphene/Poly(vinyl Alcohol) Films toward High Thermal Management Capability”的论文，研究一种简单的固相方法，以GO为前驱体，聚偏氟乙烯（PVDF）为氟源，制备FG/PVA复合膜，用于热管理。
此方法可有效避免HF、F2等危险物质的使用.将FG分散液与聚乙烯醇（PVA）水溶液依次真空过滤，得到FG/PVA复合膜。经过自然干燥和热压后，FG的F与PVA的羟基之间的氢键增强了N-FG/PVA薄膜的导热性。含有 10.4 wt % FG 的 N-FG/PVA 薄膜的面内和面间热导率分别为 7.13 和 1.42 W m–1k–1分别。该薄膜的拉伸强度为60 MPa，断裂伸长率为28%，在柔性电子器件的热管理中具有广阔的前景。
图文导读
图 1.N-FG/PVA和F-FG/PVA薄膜的制备方案。
图2.FG-400 的 （a） TEM、（b） HRTEM（插图：SAED）和 （c–f） 元素映射（C：青色、O：绿色和 F：红色）。
图3.XPS分析：rGO-400和FG-T（T = 350、400和450）的（a）巡视光谱、（b）C 1s和（c）F 1s、（d）X射线衍射（XRD）图谱、（e）拉曼光谱和（f）FT-IR光谱。
图4.（a，b） FG-400/PVA、（c，d） N-FG-400/PVA 和 （e，f） F-FG-400/PVA 薄膜横截面的 SEM 图像。（g） 傅立叶变换红外光谱、（h） TGA 曲线和 （i） N2N-rGO-400/PVA、N-FG-400/PVA 和 F-FG-400/PVA 薄膜的吸附/解吸等温线（插图：孔径分布曲线）。
图5.（a） N-FG-400/PVA和（b） F-FG-400/PVA复合膜内部声子透射示意图。
图6.（a） 用 TIM 组装的 LED 示意图。（b） 用N-rGO-400/PVA、N-FG-400/PVA和F-FG-400/PVA TIM组装的LED灯的红外热成像图像。（c） 工作和关闭工作LED灯的温度变化。
小结
这项研究介绍了一种通过与聚偏二氟乙烯（PVDF）的简单固相反应制备 FG 的方法。在 400 °C 的低煅烧温度下，FG 含量可达 7.53%。FG/PVA 复合薄膜是通过连续真空过滤 FG 分散液和 PVA 溶液得到的，这种方法通过氢键增加了聚合物之间的相互作用力，提高了声子传输效率。经过自然干燥和热压后，含有 10.4 wt % FG-400 的 N-FG-400/PVA 复合薄膜显示出卓越的面内热导率和体积电阻率，分别为 7.13 W m-1 K-1 和 51.1 Ω cm。此外，N-FG-400/PVA 薄膜还具有出色的机械性能，拉伸强度达 60 兆帕，断裂伸长率为 28%，有望成为柔性设备热管理的一种材料。
文献：https://doi.org/10.1021/acsami.3c12754
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