安徽工业大学《CEJ》：超快速、放大生产制备PVA/蠕虫状石墨气凝胶，具有优异EMI屏蔽性能

材料分析与应用 · 公众号 · · 2024-12-27 16:48

正文

1 成果简介

具有导电性能的轻质气凝胶一直被广泛认为是有前途的电磁干扰（EMI）屏蔽材料。然而，如何通过简单、方便、经济的方法大规模制备气凝胶仍是一个挑战。本文，安徽工业大学张贺新教授团队在《 Che mical Engineering Journal 》期刊发表名为“ Ultra-fast, cost-effective and scale-up preparation of lightweight electromagnetic interference shielding graphite worm-based aerogel ” 的论文，研究通过将蠕虫状石墨与聚乙烯醇（PVA）、甘油和硼砂制成的凝胶状产品混合，一步法制备了具有高导电性的石墨气凝胶（GWA）。疏水性蠕虫状石墨和亲水性聚合物之间的相分离使孔隙结构得以很好地保留。蠕虫状 "多孔结构框架可促进电磁波的散射和反射，有效衰减电磁能量。

研究结果表明，所开发的 GWA 材料具有 58.0 dB 的高屏蔽性能。三维导电网络的存在使 GWA 材料在 10 V 电压下具有出色的焦耳加热性能（146.1 °C）。此外，GWA 材料在三次循环使用后的电磁干扰屏蔽效能（SE）保持率达到 98.1%，保证了其在实际应用中的使用寿命。该研究为大规模制备具有优异电磁干扰屏蔽性能的气凝胶提供了可行的解决方案，有效缓解了多孔结构构建与大规模生产之间的矛盾。

2 图文导读

图1.蠕虫状石墨的制备和结构表征示意图。

图2.GWA 制备及其结构和形态的示意图。

图3.GWA的导电性和EMI屏蔽性能。

图4. (a) Current-voltage curves of GWA; (b) Surface temperature profiles of GWA at different voltages; (c) IR camera images of GWA at 10 V; (d) Experimental data and fitting of temperature vs U2; (e) Flame retardant properties of GWA (See Movie S3); (f) Reusability of GWA materials.

3 小结

本研究开发了一种经济实惠且可扩展的策略，用于制备轻质GWA材料。GWA材料利用 “蠕虫状 ”多孔结构框架作为屏蔽网络，具有优异的导电性和电磁干扰屏蔽性能。多孔结构的存在可引起电磁波的多次反射和散射，有效延长入射电磁波的传播路径。由此产生的 GWA-3 在 X 波段的电磁干扰 SE 为 58.0 dB，远远超出了商业电磁干扰屏蔽应用的要求。此外，经过三次循环后，GWA-3 的 SET 值可达到 56.9dB，确保了出色的 EMI 屏蔽性能和耐用性。因此，这项研究为开发轻质、高效的 EMI 屏蔽气凝胶提供了一种可行的方法，具有很高的实际应用潜力。

文献：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.158793