Salt-templated graphene nanosheet foams filled in silicon rubber toward prominent EMI shielding effectiveness and high thermal conductivity

纳米片 材料科学 石墨烯 石墨 热导率 电磁屏蔽 煅烧 复合材料 电磁干扰 石墨烯泡沫 氧化石墨烯纸 纳米技术 电磁干扰 电子工程 化学 生物化学 工程类 催化作用
作者
Baoxin Fan,Xing Lu,Kaixia Yang,Yijun Yang,Fanjie Zhou,Guoxiu Tong,Wenhua Wu
出处
期刊:Carbon [Elsevier]
卷期号:207: 317-327 被引量:45
标识
DOI:10.1016/j.carbon.2023.03.022
摘要

Lightweight and multifunctional polymer-based composites with prominent electromagnetic interference (EMI) shielding effectiveness (EMI SE) and heat conductance are in urgent demand for developing highly integrated electronic devices in the 5G/6G era. Herein, ultrathin graphene nanosheet-based foams with many micropores are prepared by a general salt-template guided freeze-drying-calcination route with PEG 20000 and NaCl as a carbon source and a template, respectively. Calcination temperature (T) and PEG 20000/NaCl mass ratio (λ) were employed to modulate the texture, defects, graphitization, EM parameters, EMI SE, and thermal conductivity of graphene foams. The graphene foams formed under T = 800 °C and λ = 0.530 exhibited the optimal EMI SE and thermal conductivity. The EMI SE is beyond 20 dB over C, S, and Ku wavebands with a low filling ratio of 7 wt%, exceeding most graphene-based materials. Meanwhile, three-dimensional (3D) interconnected frameworks reduce inter-nanosheet contact thermal resistance and provide continuous frameworks for thermal and electrical conduction, engendering a larger heat conductivity (3.26–3.95 W m−1 K−1) under a lower filling ratio (3–5 wt%) compared to most reported composites. Together with their high SBET (255.6–670.5 m2 g−1) and light weight, the graphene foams synthesized in this research are expected to be utilized as a thermally conductive and EMI shielding filler for advanced electronic packaging.
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