石墨烯

在聚合物复合材料中引入三维( 3D )导电网络是获得可取的电磁干扰( EMI )屏蔽能力以满足下一代移动电子器件要求的一种极具潜力的途径。然而，要实现三维导电骨架微结构的合理设计，简单而规模化的生产仍然具有挑战性。在此，我们报道了一种简单的发泡方法来构建气泡模板的三维石墨烯网络，使得聚二甲基硅氧烷( PDMS )橡胶复合材料在厚度为2   mm时具有~ 86   dB的优异的EMI屏蔽效能。优越的EMI屏蔽性能归功于丰富的封闭孔隙结构，能够反射和吸收电磁波和高电导率的互连三维石墨烯网络。同时，由于填料负载量仅为18.1   wt %，所得复合材料的密度仅为1.1   g / cm3，比EMI SE值相近的商用产品低约200 %。此外，该复合材料还具有高达3   W / ( m · K )以上的热导率，有望在航空航天、通信和移动电子设备中应用EMI屏蔽和高效的热管理。

随着可穿戴智能电子技术的快速发展，迫切需要高性能的柔性应变传感器。设计并制备了一种碳纳米管( CNTs )和石墨烯( GR )双填充柔性多孔聚二甲基硅氧烷( CNT-GR / PDMS )纳米复合材料，用于应变传感应用。利用索氏抽提技术成功构建了典型的微孔结构，连接的CNTs和GR在多孔骨架中构建了完善的三维导电网络。因此，基于多孔结构和典型的协同导电网络，CNT-GR / PDMS基应变传感器的拉伸性能和灵敏度得到了很好的调控。基于位于细胞骨架外层和内层的脆性协同导电网络的破坏作用以及不同应变范围内相邻细胞间的接触效应，制备的CNTs-GR / PDMS应变传感器在0 ~ 3、3 ~ 57、57 ~ 90、90 ~ 120 %应变区域的规整因子分别为182.5、45.6、70.2、186.5。此外，该材料还具有超低的检测限( 0.5 %应变)、快速的响应时间( 60 ms )、良好的稳定性和耐久性( 1万次循环)以及与频率/应变相关的传感性能，使其对各种外部环境的检测具有活性。最后，将制备好的多孔CNTs-GR / PDMS基应变传感器附着在皮肤上，检测人体的各种运动，如腕部弯曲、手指弯曲、肘部弯曲、膝关节弯曲等，在智能可穿戴设备中展现出广阔的应用前景。

石墨烯和硼苯是极具吸引力的二维材料，具有优异的物理性能。以聚二甲基硅氧烷( PDMS )聚合物为基体，石墨烯和硼苯为纳米填料，采用原子连续多尺度模型相结合的方法研究了聚合物纳米复合材料的有效热导率。PDMS是一种用途广泛的聚合物，由于其化学惰性、柔韧性和广泛的性质，可以在合成过程中进行调节。我们首先进行了经典的分子动力学( MD )模拟，计算了石墨烯与PDMS界面处以及硼与PDMS界面处的热导率。得到的结果证实，纳米片与聚合物之间的界面热导率从单层增加到多层纳米片，最终在石墨烯的情况下收敛到30 MWm–2 K–1左右，而在硼氢化物的情况下收敛到33 MWm–2 K–1。我们探索了纳米填料种类、体积含量、几何长径比和厚度对纳米复合材料有效热导率的影响。作为一个非常有趣的发现，与石墨烯相比，尽管硼纳米片的热导率比石墨烯低近两个数量级，但其有效热导率却能得到非常接近的增强，特别是在低体积含量、小长径比和厚度的情况下。我们认为，对于聚合物基纳米复合材料，可以通过改善填料与聚合物之间的键合，或者通过提高界面处的热导率来显著提高其热导率。考虑到硼苯的高导电性，我们的研究结果表明硼苯纳米片可以同时提高聚合物的热导率和导电性。

石墨烯和硼苯是极具吸引力的二维材料，具有优异的物理性能。以聚二甲基硅氧烷( PDMS )聚合物为基体，石墨烯和硼苯为纳米填料，采用原子连续多尺度模型相结合的方法研究了聚合物纳米复合材料的有效热导率。PDMS是一种用途广泛的聚合物，由于其化学惰性、柔韧性和广泛的性质，可以在合成过程中进行调节。我们首先进行了经典的分子动力学( MD )模拟，计算了石墨烯与PDMS界面处以及硼与PDMS界面处的热导率。获得的结果证实，纳米片与聚合物之间的界面热导从单层增加到多层纳米片，最后收敛，在石墨烯的情况下，达到30 MWm-2K-1左右，而对于硼氢化物，达到33 MWm-2K-1。然后将原子论模拟提供的数据用于有限元模拟，在连续体水平上评价聚合物纳米复合材料的有效热导率。我们探索了纳米填料种类、体积含量、几何长径比和厚度对纳米复合材料有效热导率的影响。作为一个非常有趣的发现，与石墨烯相比，尽管硼纳米片的热导率比石墨烯低近两个数量级，但其有效热导率却能得到非常接近的增强，特别是在低体积含量、小长径比和厚度的情况下。我们认为，对于聚合物基纳米复合材料，可以通过改善填料与聚合物之间的粘结性能，或者通过提高界面处的显著提高其热导率。考虑到硼苯的高导电性，我们的研究结果表明硼苯纳米片可以同时提高聚合物的热导率和导电性。

基于自供电触头电气化的柔性NO2气体传感器在室温下已被一种简单、经济有效的能量产生方法所研究。将垂直表面修饰的聚二甲基硅氧烷( PDMS )接触到石墨烯或3D-石墨烯/ CNT网络后，结果机械能转化为电能。在相对湿度为40 ~ 45 %的环境中，石墨烯和3D-石墨烯/ CNT样品的峰峰开路电压分别在6.2   V和25.4   V左右。然后，一系列极低的NO2气体浓度在ppb级系统地控制了自供电传感器输出的产生电压。由于3D -石墨烯/ CNT与表面修饰的PMDS之间具有较大的面积接触、高效的摩擦电效应，自供电NO2气体传感器在高灵敏度、机械鲁棒性、稳定性和线性等方面表现出良好的性能。在10ppb NO2下，3D-石墨烯/ CNT的输出电压和传感器响应分别得到约23.1   V和9.1 %。还考察了湿度对传感器响应和制备传感器选择性的影响。因此，本文的工作激发了基于摩擦电纳米发电机的自供电系统在气敏领域的实用性和创新性。

太阳能因其量大、来源广而越来越受到重视。构建了三维多孔结构的石墨烯/碳纳米管气凝胶( GNTA )体系，并用聚二甲基硅氧烷( PDMS )浸渍，得到GNTA / PDMS复合材料，在太阳光谱的波长范围内达到98 %的吸收。将热解石墨( PG )片材和双向取向聚丙烯( BOPP )薄膜与GNTA / PDMS复合，构建了GNTA / PDMS-PG @ BOPP光热驱动器。在1 ~ 3太阳范围内，随着光强逐渐增大，驱动器在磁场作用下的最大弯曲曲率达到0.50 cm-1，比非磁环境下高0.11 cm-1，表现出低能耗和高能量利用效率。采用GNTA / PDMS-PG @ BOPP复合材料设计了一种‘翼服飞行员’执行机构和一种仿生鱼类执行机构。驱动器可以在磁场中跟随太阳光的信号运动，同时由于各层的热膨胀特性不同而表现出变形。这种复合材料可以集成预先编程的光路和驱动，在恶劣环境下的空间探测中显示出巨大的应用潜力。

采用新型羟基化石墨烯法和3 -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷( KH-570 )接枝法制备了含未损伤共价功能化石墨烯( f-G )纳米片的高导热聚二甲基硅氧烷( PDMS )复合材料。KH-570修饰在石墨烯上，以保证PDMS基体中良好的分散性和界面相容性，从而有效降低界面间的接触电阻。复合材料的λ在2  wt %的低填充率下获得了较高的λ ( 0.761 W m-1 K-1 )，比纯PDMS提高了~ 3倍。修正的Hashin-Schtrikman模型拟合结果表明，f-G / PDMS复合材料的热阻为0.3071m2KW-1，小于石墨烯/ PDMS复合材料( 0.3223m2KW-1 )。此外，还探索了热释光作为一种新的协同机制来提高复合材料的散热性能。总之，这些方法的适当组合和优化将在保持其他优异性能的前提下，发展新的方法来提高低填料含量下复合材料的散热性能。

随着自动化工业的进步，电磁感应( EMI )随着时间的推移不断增加，给最终用户造成重大困扰，并影响到电子设备。这个问题并不新鲜，已经做了重大工作，但遗憾的是，这个问题还没有完全消除。因此，本综述拟对前人在X波段频率范围及以上将石墨烯@ Iron、石墨烯@ Polymer、Iron @ Polymer和石墨烯@ Iron @ Polymer复合材料结合起来处理EMI的电磁屏蔽材料进行评价。VOSviewer也被用来进行关键词分析，显示研究是如何相互联系的。在开展综述的基础上，观察到处理EMI最可取的材料是聚合物基复合材料，效果显著。这是因为聚合物是柔性的，能与其他材料提供更好的结合。在X波段范围内，聚二甲基硅氧烷( PDMS )、聚苯胺( PANI )、聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA )和聚偏氟乙烯( PVDF )具有较好的屏蔽效果，而PDMS、环氧树脂、PVDF和PANI在X波段以上具有良好的屏蔽效果。然而，许多新的组合需要研究，因为大部分的屏蔽效能是在X波段的频率范围内实现的，在较高的频率范围内需要大量的工作。

随着自动化工业的进步，电磁感应( EMI )随着时间的推移不断增加，给最终用户造成重大困扰，并影响到电子设备。这个问题并不新鲜，已经做了重大工作，但遗憾的是，这个问题还没有完全消除。因此，本综述拟对前人在X波段频率范围及以上将石墨烯@ Iron、石墨烯@ Polymer、Iron @ Polymer和石墨烯@ Iron @ Polymer复合材料结合起来处理EMI的电磁屏蔽材料进行评价。VOSviewer也被用来进行关键词分析，显示研究是如何相互联系的。在开展综述的基础上，观察到处理EMI最可取的材料是聚合物基复合材料，效果显著。这是因为聚合物是柔性的，能与其他材料提供更好的结合。在X波段范围内，聚二甲基硅氧烷( PDMS )、聚苯胺( PANI )、聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA )和聚偏氟乙烯( PVDF )具有较好的屏蔽效果，而PDMS、环氧树脂、PVDF和PANI在X波段以上具有良好的屏蔽效果。然而，许多新的组合需要研究，因为大部分的屏蔽效能是在X波段的频率范围内实现的，在较高的频率范围内需要大量的工作。

随着自动化工业的进步，电磁感应( EMI )随着时间的推移不断增加，给最终用户造成重大困扰，并影响到电子设备。这个问题并不新鲜，已经做了重大工作，但遗憾的是，这个问题还没有完全消除。因此，本综述拟对前人在X波段频率范围及以上将石墨烯@ Iron、石墨烯@ Polymer、Iron @ Polymer和石墨烯@ Iron @ Polymer复合材料结合起来处理EMI的电磁屏蔽材料进行评价。VOSviewer也被用来进行关键词分析，显示研究是如何相互联系的。在开展综述的基础上，观察到处理EMI最可取的材料是聚合物基复合材料，效果显著。这是因为聚合物是柔性的，能与其他材料提供更好的结合。在X波段范围内，聚二甲基硅氧烷( PDMS )、聚苯胺( PANI )、聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA )和聚偏氟乙烯( PVDF )具有较好的屏蔽效果，而PDMS、环氧树脂、PVDF和PANI在X波段以上具有良好的屏蔽效果。然而，许多新的组合需要研究，因为大部分的屏蔽效能是在X波段的频率范围内实现的，在较高的频率范围内需要大量的工作。