溶剂浇铸膨胀石墨/聚醚酰亚胺复合材料热导率的显著增强
材料科学
2022-03-15 v1
摘要
我们在本工作中证明，通过溶剂浇铸技术制备的聚醚酰亚胺-石墨烯和环氧-石墨烯纳米复合材料中，膨胀石墨(EG)可使其热导率获得极大提升。对于10重量%组分的样品，实现了6.56 Wm-1K-1的k值，较原始聚醚酰亚胺(k约0.23 Wm-1K-1)提升了约2770%。这种非凡的热导率增强源于长尺度上连续的石墨烯片网络，由于石墨烯片在此类结点处为共价键合，从而在弯曲/转折处具有低的热接触电阻。溶剂浇铸具有保持复合材料中膨胀石墨多孔结构的优势，从而形成上述高度导热性的石墨烯与聚合物互穿网络。溶剂浇铸所涉及的力极小，亦不会破坏膨胀石墨颗粒，使得热量可在长尺度上高效传递，进一步提升了整体复合材料热导率。与近期引入的有效介质模型对比显示，预测的颗粒-颗粒界面热导值非常高，为膨胀石墨复合材料中高效的界面热传输提供了证据。利用场发射环境扫描电子显微镜(FE-ESEM)深入理解了膨胀石墨复合材料中互穿的石墨烯-聚合物结构。这些结果为实现高导热聚合物复合材料开辟了新途径。
引用
@article{arxiv.2203.06828,
title = {Large enhancement in thermal conductivity of solvent cast expanded-graphite/polyetherimide composites},
author = {Fatema Tarannum and Swapneel Danayat and Avinash Nayal and Rajmohan Muthaiah and Jivtesh Garg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.06828},
year = {2022}
}