成果简介
实际应用中孤立2D碳材料差的层间连接破坏了电子、声子传输的连续通路抑制了其本征高导电、高导热特性。且因为范德华力引起的团聚导致比表面积小于理论值。本文，川大肖航、胡江淮、杨刚等在《ACS Appl. Nano Mater.》期刊发表名为“Multiscale Lamellar Regulation of Three-Dimensional Graphene-like Nanostructures for Electromagnetic Interference Shielding and Thermal Management”的论文，研究提出了一种多尺度片层调控策略，以聚合物前驱体为起点制备3D自支撑碳纳米网络应对上述问题。具体通过超声辅助冷冻干燥／石墨化的路径分别在亚微米、纳米范畴调控网络结构的片层厚度，形成由连续2D碳纳米片构成的3D纳米结构。8-12 GHz频率范围，EMI效能值达到100 dB。18-40 GHz频率范围，EMI效能值>45 dB。多孔形貌热导率达到0.45W/mk。制备的3D碳纳米网络在电磁屏蔽及热管理领域展示出应用潜力。
图文导读
图1. 多尺度片层调控策略制备3D纳米结构示意图
图2. 3D纳米结构形貌表征
图3. 3D纳米结构结构演变表征
图4. 3D纳米结构热管理性能评价
图5. 3D纳米结构电磁屏蔽性能评价
小结
本文提出的多尺度片层调控策略通过制备3D纳米结构提高了相变复合材料的热导率，解决了相变芯材泄漏和低热导率的挑战。纳米级厚度片层带来的量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面效应和小尺寸效应增强了3D纳米结构对于电磁波的吸收能力、极化作用和多重反射，获得了优异的电磁屏蔽性能。同时，丰富的三维网络和类石墨烯结构，增强了层间相互作用和垂直剪切强度。提升了机械性能。多尺度片层调控策略为制备宏观3D纳米材料提供了一条新途径，为优化该领域的制造工艺提供了借鉴。
文献：https://doi.org/10.1021/acsanm.4c02564
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