Popcorn Effect–inspired Self‐propagating Formation of High‐conductivity Cement Composite for Multifunctional Applications

材料科学 石墨 导电体 复合材料 电磁屏蔽 复合数 水泥 电阻率和电导率 电磁干扰 智能材料 计算机科学 电气工程 电信 工程类
作者
Haiping Wu,Jia‐Qi Huang,Zhengyao Qu,Xueling Zheng,Sirui Tan,Wei Du,Guangming Cai,Zhong Zhao,Jing Wu,Daiqi Li
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
被引量:1
标识
DOI:10.1002/advs.202411290
摘要

Abstract The surge in modern civil technologies demands a transformation in cement composites to surpass traditional roles and integrate smart functionalities. In this regard, enhancing the electrical conductivity of cement composites is a critical challenge. This study introduces a novel strategy for the self‐propagating formation of expandable graphite‐based high‐conductivity cement composites through a simple thermal treatment with 3 wt.% expandable graphite and 1 wt.%carbon fiber as conductive fillers. Inspired by the popcorn effect, this method leverages the rapid expansion of graphite at high temperatures, promoting contact between conductive fillers and forming new conductive networks. The obtained composites demonstrate a remarkable reduction of 60% in electrical resistance after heat treatment compared to the electrical resistance of standard cement composites, and the enhancing mechanisms is explored. The conductive properties endow the material with excellent electrothermal (>100 °C at 10 V), electrothermochromic (response time of 2 s), and electromagnetic interference shielding (42 dB at 12.4 GHz) performance. This innovative approach provides vast opportunities for developing smart infrastructure with enhanced electrical properties, regarded as a promising candidate for promoting next‐generation buildings and infrastructures.
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