聚合物功能复合材料具有成本低、易加工成型以及多功能特性,在现代生活中发挥着越来越重要的作用。传统的功能复合材料通常采用直接混合的方式制备,按照几何形貌,常用填料可分为零维粒子、一维纳米线、二维纳米片。复合材料遵循逾渗理论,在填料含量超过一定值时,材料性能大幅度提升。目前,大多数工作主要围绕逾渗阈值展开,即填料在复合材料中形成连续传导通路的最低含量。但是,在形成逾渗通路后聚合物复合材料的导电及导热性能有限,一般难以满足生产生活中的需求。因此,当填料分数超过逾渗阈值后复合材料导电导热性质的衍变,即形成填料网络对于复合材料性能的增强效率,是决定功能复合材料应用的关键。
相比其它纳米填料,二维石墨烯在功能复合材料的研究中展现出更为突出的性能优势。为防止石墨烯填料在形成三维传导网络时发生聚集,采用三维石墨烯网络填充聚合物已成为制备高性能复合材料的有效途径。三维填料网路不仅可为电子和声子提供连续的传导通路,而且显著提升了复合材料的填料增强效率,但是在传统石墨烯三维网络中,片层间常以线-线、线-面方式搭接成类“卡牌屋”结构,接触面积有限,不能解决二维欧式平面结构与三维复合空间之间的不兼容性。从几何填充角度出发,为在复合材料内部构筑理想的传导网络通路,二维片层几何曲率的调控是解决这一问题的关键。
工作亮点

图1:0D、1D、2D和3D纳米材料填充聚合物复合材料示意图。

图2 双曲面石墨烯气凝胶的制备与表征。

图3柔性双曲面石墨烯气凝胶复合材料的制备、结构及性能。

图4 PGCs的机械性能和电磁屏蔽性能。

图5 柔性PGCs的热管理应用。
原文链接:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c05414
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