石墨烯薄膜成本高，但在電子領(lǐng)域有著廣泛的應用。機械剝離是制備石墨烯（GP）的一種經(jīng)濟有效的方法，但兩者之間的弱互連會對薄膜性能產(chǎn)生負面影響。為了解決這個問題，添加少量氧化石墨烯（GO）的GP分散體被真空過濾、干燥并壓制成氧化石墨烯/石墨烯（GO/GP）膜。然后，采用電感耦合等離子體增強化學氣相沉積（ICP-PECVD）技術(shù)在GO/GP薄膜表面原位生長垂直石墨烯（VG），并進行石墨化處理，制備RGO/GP/VG復合薄膜。結(jié)果表明，RGO/GP/VG復合薄膜的導熱系數(shù)為581.89 W m
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-1，比石墨化RGO/GP薄膜（376.65 W m
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-1）高出54.5%，總厚度約為24μm。同時獲得了良好的導電性和電磁屏蔽效能，分別達到1556.01 S cm
-1和60.40 dB。詳細研究了石墨化過程中VG的結(jié)構(gòu)演變及其對GP薄膜雙重功能性的影響。RGO/GP/VG復合薄膜性能的改善表明，原位生長VG和石墨化的協(xié)同作用產(chǎn)生了更為一致的熱路和電路。
圖1. 復合薄膜的制備工藝。
圖2. （a，b）GO/GP/VG的SEM圖像。（c，d）RGO/GP/VG的SEM圖像。（e）GO/GP/VG的AFM圖像。（f）RGO/GP/VG的AFM圖像。
圖3. （a） GO/GP/VG的亮場TEM圖像。（b）RGO/GP/VG的亮場TEM圖像。（c，e）GO/GP/VG的HRTEM圖像。（d，f）RGO/GP/VG的HRTEM圖像。[圖3e，f中的插圖顯示了所示區(qū)域中選定區(qū)域的電子衍射圖案。
圖4. （a） 薄膜的拉曼光譜。（b） （3）RGO/GP/VG的擬合拉曼光譜；（4）薄膜的XPS光電子能譜。（e） 擬合了GO/GP/VG的XPS光電子能譜。
圖5. （a） 薄膜的漫反射光譜。（b，c）薄膜的XRD圖譜。（d，e）石墨化過程中VG的結(jié)構(gòu)演變。
圖6. （a） 薄膜的熱導率。（b） 薄膜的時間-溫度散熱曲線。（c） 熱耗散過程中RGO/GP薄膜的紅外熱圖。（d） RGO/GP/VG薄膜散熱過程的紅外熱圖。
圖7. （a） 薄膜的導電性。（b，c）薄膜的電磁SE。（d） 薄膜的電磁屏蔽功率系數(shù)。（e） 薄膜的電磁屏蔽機理。
相關(guān)研究成果由中南大學Mingyu Zhang課題組2024年發(fā)表在ACS Applied Nano Materials (鏈接：https://doi.org/10.1021/acsanm.3c05864)上。原文：Vertical Graphene on Graphene Composite Film for Heat Dissipation and Electromagnetic Shielding
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
