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刮刀技术制备石墨烯浆料的高导热性层状聚合物复合材料,电子产品的散热!
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迫切需要高度导热的聚合物复合材料来解决快速发展的电子器件的散热问题。由于二维平面结构和极高的导热性,石墨烯是聚合物复合材料的理想导热填料。鉴于日益成熟溶剂的剥离技术及其以低成本大规模生产高质量石墨烯的能力,我们的目标是开发高溶剂剥离,无平面缺陷石墨烯的高导热聚合物复合材料,而不是氧化剥离,平面缺陷丰富的石墨烯。通过简单,可扩展的刮刀工艺生产具有良好有序层状结构的溶剂 - 剥离的原始石墨烯/聚(偏二氟乙烯)复合材料。高品质溶剂剥离的原始石墨烯和良好有序的层状微结构的组合形成了声子传输的高效,定向和致密通道,因此赋予聚合物复合材料高导热率(41.64 W / mK),超过以前的报道了氧化剥离的石墨烯基聚合物复合材料(2.1-19.5 W / mK)。
 
随着高密度和定向渗透网络的形成,含有高负荷石墨烯(> 30 vol%)的层状石墨烯基微结构可能是获得高导热率值的最可行途径。在这种层压石墨烯基聚合物复合材料中,石墨烯纳米片之间的界面热阻和所用单个石墨烯纳米片的固有热导率主导了宏观复合材料的热传导能力。分层石墨烯基聚合物复合材料的路线主要基于真空辅助过滤或稀释氧化石墨烯(GO) - 聚合物混合溶液的蒸发,然后还原。因此,应该进行更多的研究工作,从高质量的石墨烯生产层状石墨烯基聚合物复合材料,以实现高导热性。虽然形成了高密度,定向渗透网络,但RGO纳米片基面上的众多缺陷对层状RGO基聚合物复合材料的导热能力具有不可忽视的影响  
随着发展溶剂剥离技术,它已牢固地确立石墨可剥离成的大体积,平面无缺陷的,在某些溶剂[数层石墨烯分散体。质量剥离为高品质石墨烯高成本效率的高导热石墨烯基聚合物复合材料的生产提供了前提。在这项研究中,我们首次展示了由溶剂剥离的原始石墨烯(SEG)快速,大面积生产高导热,柔性层状石墨烯基聚合物复合材料。复合材料的厚度高度可调,范围从微米到大块。平面无缺陷石墨烯纳米片和良好有序的层状微结构的组合赋予复合材料超高的导热性和导电性(41.64 W / mK,6670 S / m),优于报道的基于0D填料的1D填料,石墨烯泡沫基和分层RGO基聚合物复合材料。 

石墨通过大小球磨的组合直接在NMP中剥离,快速产生大体积,无平面缺陷的少层石墨烯分散体(图1a)。通过离心将剥离的石墨烯分散体进一步浓缩成闪亮的黑色糊状物(图 1b)。NMP剥离的石墨烯尺寸为几百纳米,原子层数小于10,大多数在3-6原子层范围内(图 1c和d)。几层特征也反映在拉曼光谱中几乎对称的2D带形状(图1E)。D带与G带的强度比低至0.18,远低于普通还原氧化石墨烯的强度比,通常大于1.事先证明,少数缺陷位于边缘,而不是基面[ 52 ]。在这里,PVDF选择与SEG复合,因为它在NMP中具有良好的溶解性,优异的延展性,成膜能力和与碳纳米材料的相容性(图 1f)。通过机械搅拌将浓缩的SEG糊状物与粘性PVDF溶液均匀混合,形成闪亮的SEG-PVDF-NMP糊剂。将混合的糊状物转移到市售的PET膜上,该膜由玻璃板支撑(图1G)。使用刮刀将混合的糊状物快速涂覆到PET膜上(图 1h)。干燥后,SEG / PVDF涂层很容易剥离,形成柔韧的大面积自立式薄膜(图 1i和j)。通过连续使用工业涂布机,刮刀工艺简单,快速,易于放大。适用于将粘稠糊状物加工成厚度均匀的大面积层压板。
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