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ACS Appl. Mater. Interfaces:高度柔性的石墨烯杂化膜,一种不可燃导热电绝缘材料

  • 来源:CS Appl. Mater. Inte
  • 阅读量:422
  • 时间:2020-07-01 11:31:43

本文要点:

使用具有高度各向异性的层状结构的rGO和GFS的组合制备了超薄柔性膜

1成果简介 

    在现代社会中,先进的技术促进了多功能家电的出现,尤其是快速增长的便携式电子设备。因此,如今已需要具有诸如优异的导热性,优异的电绝缘性,机械柔韧性和强阻燃性的组合特性的柔性导热材料,其可用于有效地散发电子部件产生的热量。在这项研究中,通过球磨工艺将石墨烯的衍生物氟化石墨剥落成氟化石墨烯片(GFS)。然后,将石墨烯氧化物(GO)和GFS的悬浮液进行真空过滤,以获得混合质量,在低温下,在碘化氢的作用下使混合物料还原,以将GO转变为还原的氧化石墨烯(rGO)。最后,高度灵活且导热的厚度为30μm GFS-RGO 混合膜制备,显示特殊的面内导热率和优异的电绝缘性。


   GFS-rGO 杂化膜的非凡面内热导率归因于填料组分的高固有热导率和高度有序的填料排列。此外,GFS - rGO 薄膜对弯曲循环和高温火焰具有耐受性。GFS-rGO 的拉伸强度和杨氏模量随着rGO含量的增加而增加,并在20 wt%rGO时达到69.3 MPa的拉伸强度和10.2 GPa的杨氏模量。将薄膜暴露在高温火焰中的实验表明,GFS -rGO 薄膜可以有效地防止火势蔓延。微燃烧量热法的结果表明,与GO膜相比,GFS- rGO的放热率(HRR)明显更低。GFS-rGO10 的峰值HRR 在323°C时仅为21 W·g –1,而GO 的峰值HRR 在159°C时为198 W·g –1。

2图文导读 

 

图1.导热GFS- rGO 混合薄膜的制造示意图。

图2.(a)GFS  3h的低倍TEM图像,插图是选定区域的电子衍射图;

(b)GFS3h的高倍TEM图像,插图是GFS3h的边缘;

(c)GFS3h的AFM图像;(d)X射线衍射图;

(e)拉曼光谱;

(f)分别测量GF,GFS6h和GFS12h的XPS光谱。

图3.(a)使用在不同球磨时间制备的GF板的GFS -rGO20 的面内导热率。

(b)在不同rGO含量下使用GFS3h 的GFS - rGO薄膜的平面内和平面内热导率。

(c)GFS-rGO薄膜的平面内导热系数是弯曲周期的函数。

(d)GFS-rGO 薄膜的面内导热系数与温度的关系。

图4.(a)不同rGO含量的GFS-rGO 薄膜的应力-应变曲线。

(b)具有弯曲,定型和折叠能力的GF- rGO20 柔性胶片的数码照片。

(c)具有GFS-rGO20 膜的氮化硼纳米片和石墨烯片基导热膜的抗张强度与面内导热率的汇总。

(d)GFS -rGO 薄膜的体积电阻率与rGO含量的关系。使用

(e)GFS @ rGO20 作为绝缘体和

(f)GFS @ rGO25 作为导体的电路数码照片。

图5.(a,b)分别记录GO胶片和GFS- rGO20 胶片在5、15和30 s内的防火性能的照片。

(c)GO和GFS - rGO 的HRR曲线。

(d)在氮气氛下,GO薄膜和GFS-rGO 薄膜的TGA 。

 

3小结 

   使用氟化石墨烯片(GFS)和还原氧化石墨烯(rGO)的石墨烯衍生物成功制备了高柔性导热杂化膜。杂化膜具有出色的面内导热性,出色的机械柔韧性和出色的阻燃性。GFS-RGO薄膜是轻质,超薄,高度柔韧性,高导热性但具有电绝缘性的不可燃材料。这些独特的性能使该材料成为下一代可穿戴电子设备散热的潜在候选者。

文献: