折疊法制備層壓石墨烯復合材料,顯著提升材料機械性能
折疊法制備層壓石墨烯復合材料,顯著提升材料機械性能
近日,石墨烯研究著名學者、韓國蔚山國立科技大學的Rodney S. Ruoff教授課題組(通訊作者)在國際頂級期刊 Advanced Materials上發(fā)表 “Folding Large GrapheneonPolymer Films Yields Laminated Compositeswith Enhanced Mechanical Performance”的論文。第一作者為Bin Wang。研究人員將≈400nm厚的A5尺寸(21 cm×15 cm)PC薄膜折疊了一半,產生了一個≈0.4mm厚的塊狀“梁狀”樣品,其中1024層,橫向尺寸為2.6 cm ×0.11厘米。通過對該過程的簡單修改,可以生產石墨烯薄膜覆蓋的PC,在折疊時產生PC /石墨烯復合物;然后三點彎曲試驗來研究機械性能。與未折疊的對照樣品相比,折疊純PC膜或PC /石墨烯膜導致增強的機械性能。折疊方法可以擴展/應用于其他2D納米材料,設計和制造具有增強的機械性能的宏觀層壓復合材料。折疊導致復合材料相對于簡單堆疊的對應物的額外硬化,強化和韌化:石墨烯和折疊的協(xié)同相互作用導致利用石墨烯增強材料的理想性質。
圖1 A5尺寸≈400nm厚的聚碳酸酯(PC)薄膜的折疊示意圖,強調了前四個水輔助折疊步驟,涉及使用自組裝單層(SAM)圖案化基板。
圖2 復合結構的SEM圖像
a,b)PCG薄膜(S-PCG)的1024個堆疊層的橫截面,以及折疊10次的F-PCG復合材料的c,d)橫截面,和e)折疊邊緣(樣品的左側)在(c))。
圖3 S-PC,S-PCG,F-PC和F-PCG復合材料的拉曼光譜
a)單層PC和PCG的拉曼光譜。插圖顯示石墨烯在PCG中的G帶位置和PC帶是可區(qū)分的。 b)四個測試多層的“平面”區(qū)域的拉曼光譜的比較。 c-f)“平面”區(qū)域(c,d)中D到G帶(ID / IG)的強度比的拉曼圖,以及S-PCG和F-PCG(e,f)的“邊緣”區(qū)域的拉曼圖。
總之,研究人員使用水基技術將A5尺寸的聚碳酸酯膜折疊一半4次,然后再手動折疊6次,從400nm厚的單層膜到厚度約0.4mm的具有1024層的塊狀材料。該方法還用于將單層石墨烯薄膜嵌入復合結構中,該復合結構還具有1024層和相似的總厚度,從而形成具有石墨烯的新型復合材料。因此,通過折疊增加了石墨烯增強的貢獻,表明來自折疊和石墨烯的協(xié)同增強機制,如通過協(xié)同因素量化的。本工作中提出的模型可能有助于嵌入多層3D復合材料中的二維材料的設計,可以在大尺寸下實現。通過折疊制成的協(xié)同增強的石墨烯增強復合材料能夠利用石墨烯的理想特性,在航空航天和汽車工業(yè)中大規(guī)模應用。此外,通過組合提供特殊功能的各種2D材料,使用折疊來獲得用于許多其他潛在應用的宏觀材料,包括但不限于能量存儲和轉換以及熱管理。
本文出自東莞市捷誠石墨制品有限公司官網:http://m.qcwgm.com 權威發(fā)布, 東莞市捷誠石墨制品有限公司是一家集銷售、應用開發(fā),產品加工的石墨專業(yè)廠家,專門為模具行業(yè)、機械行業(yè)、真空熱處理爐、電子半導體及太陽能光伏產業(yè)等提供石墨材料、石墨電極和相關的石墨制品,歡迎致電13549365158更多關于石墨制品方面信息,可回本網站產品頁面詳細了解點擊:石墨制品 石墨模具 石墨坩堝 石墨轉子 石墨軸承 石墨板 石墨棒 石墨匣體 石墨熱場 真空爐石墨制品 電子石墨模具