在气凝胶基复合材料中对齐石墨烯片以增强电磁干扰吸收

摘要：本文，韩国釜庆大学Yun-Seok Jun等研究人员在《Carbon》期刊发表名为“Aligning graphene sheets in aerogel-based composites for enhanced electromagnetic interf

1成果简介

本文，韩国釜庆大学Yun-Seok Jun等研究人员在《Carbon》期刊发表名为“Aligning graphene sheets in aerogel-based composites for enhanced electromagnetic interference absorption”的论文，研究调查了基于石墨烯气凝胶的聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合材料，旨在改善电磁干扰（EMI）吸收。这些复合材料是将 PDMS 渗入通过单向冷冻和热还原法生产的石墨烯气凝胶中制成的。这样就形成了具有高度排列方向的石墨烯结构。在 8.2-12.4 （X 波段）频率范围内，纵向复合材料的吸收屏蔽效能（SEA）为 8.6 dB/mm，总屏蔽效能（SET）为 11.5 dB/mm。另一方面，横向的 EMI 屏蔽能力较低，SEA 为 4.5 dB/mm，SET 为 6.7 dB/mm。这是因为填料的排列方向增加了入射电磁波的内部多重散射，从而增加了传播路径和能量衰减。这些结果表明，控制填料取向可以显著提高石墨烯/PDMS 复合材料的电磁干扰性能。

2图文导读

图1. Schematic illustration of experimental procedures and images on each step.

图2. (a) TEM images of GO and (b) XRD peaks, (c) Raman spectra, (d) the survey spectra and (e) high resolution C 1s of XPS spectra for pristine graphite, GO and rGO, respectively.

图3. SEM images of rGO foams and rGO/PDMS composites. (a, b) Longitudinal and (c, d) transverse sections of rGO foams fabricated by directional freezing. (e, f) Longitudinal and (g, h) transverse sections of rGO/PDMS composites produced via directional freezing. (i, j) Longitudinal and (k, l) transverse sections of rGO foams fabricated by non-directional freezing. (m, n) Longitudinal and (o, p) transverse sections of rGO/PDMS composites produced via non-directional freezing.

图4. Electrical conductivity of (a) composites with aligned rGO sheets, and (b) composites with non-oriented rGO sheets.

图5、Schematic of electromagnetic wave interaction and shielding behavior in the rGO/PDMS composite.

图6. Tensile strength and Young's modulus of the composites produced via (a) directional and (b) non-directional freezing, respectively. (c) Stress-strain curves of all the composites and (d) neat PDMS, respectively.

3小结

石墨烯气凝胶是通过定向或非定向冷冻，然后浸润PDMS制成的。通过定向冷冻制造的气凝胶显示出高度排列的石墨烯薄片。在所得复合材料（35L 和 45L）中，石墨烯片垂直于入射电磁波的方向排列，EMI SE 分别为 7.5 dB/mm 和 11.5 dB/mm。与复合材料（35T 和 45T）相比，这些值分别比石墨烯片与入射电磁波平行排列时的 4.9 dB/mm 和 6.7 dB/mm 高出约 53% 和 72%。这种改进归功于对齐良好的结构，它促进了内部多重散射，增加了电磁波传播路径，从而最大限度地提高了 SET。此外，机械测试表明，与35T相比，35L 复合材料的抗拉强度（1.4兆帕）提高了133%，杨氏模量（3.4兆帕）提高了 70%。这些结果证实，控制 rGO 片的排列是一种有效的策略，不仅能提高 EMI 屏蔽性能，还能提高复合材料的电气和机械性能。此外，通过填料排列实现的可调吸收性能为开发新一代 EMI 屏蔽材料提供了一种前景广阔的方法。

文献：