界面增強石墨烯氣凝膠的制備及性能研究.pdf

1、近年來，石墨烯氣凝膠由于輕質(zhì)、高導(dǎo)電、可回彈的優(yōu)異性能得到了廣泛關(guān)注。盡管高導(dǎo)電、可回彈、耐疲勞的3D石墨烯氣凝膠在電磁屏蔽材料、環(huán)境治理、電子器件等領(lǐng)域都有著廣泛的需求，但如何獲得兼具良好導(dǎo)電和力學(xué)性能的氣凝膠仍然是研究者們亟待解決的一個難題。還原程度高的石墨烯片層由于表面含氧官能團的消除，片層間僅具有弱的物理相互作用，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差;而低還原程度的石墨烯盡管片層間可通過成鍵作用形成穩(wěn)定連接，但其失去了優(yōu)異的傳導(dǎo)能力。因此，如何制備出具

2、有快速電子傳輸?shù)母邔?dǎo)電和具有良好載荷傳遞的強力學(xué)性能的石墨烯氣凝膠仍然是一個極大挑戰(zhàn)。
　　本實驗中，提出一種石墨化碳界面增強制備石墨烯氣凝膠的方法。具體研究內(nèi)容如下:
　　1.提出界面增強策略。通過引入可石墨化聚合物聚酰亞胺，經(jīng)過2800℃處理后，氧化石墨烯表面含氧官能團被脫除并且通過結(jié)構(gòu)重排缺陷得到修復(fù);同時聚酰亞胺轉(zhuǎn)變?yōu)槭?，包覆在高度還原的石墨烯片層外形成界面焊接，使整個氣凝膠三維網(wǎng)絡(luò)一體化，增強片層連接，有效提

3、高力學(xué)性能;最終獲得的石墨烯氣凝膠兼具高電導(dǎo)率和超彈性。得益于簡便的制備方法，石墨烯氣凝膠樣品的形狀和尺寸具有可控性。
　　2.本實驗中制備的石墨化碳界面增強石墨烯氣凝膠具有優(yōu)異的力學(xué)和電學(xué)性能。其在密度為7.6mg cm-3時，電導(dǎo)率可達到1000S m-1以上。高導(dǎo)電賦予了氣凝膠極佳的電磁屏蔽性能，樣品厚度為2mm時在X波段的平均屏蔽效能可達83dB，比屏蔽值可達4703dB cm3g-1。
　　3.經(jīng)由石墨化處理后，包

4、覆在石墨烯網(wǎng)絡(luò)表面的聚酰亞胺被石墨化成碳，對石墨烯網(wǎng)絡(luò)起到焊接作用，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)一體化，因此制備的氣凝膠具有極佳的回彈性能，壓縮應(yīng)變達到90％時可回復(fù)原狀，具有超彈性，且耐疲勞，于50％應(yīng)變時可穩(wěn)定循環(huán)壓縮1000次以上而不出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破損。得益于優(yōu)異的電導(dǎo)率和可壓縮回彈性能，氣凝膠展現(xiàn)出作為應(yīng)變感應(yīng)器的可能性。
　　4.由于具有疏水特性和多孔結(jié)構(gòu)，氣凝膠表現(xiàn)出對有機污染物的選擇性吸附性能，對氯仿的吸附量可達自身重量的167倍。與此同時，