石墨烯/石墨化聚多巴胺/碳纳米管全碳三元复合膜的制备及其力学性能和面外热导率的改善

摘要整理

石墨烯膜（GFs）因其优异的热导率、轻质、高柔性和低成本等特点，在便携式电子设备中具有广阔应用前景。然而，其力学性能不足和面外热导率低限制了其应用。本研究通过化学还原、碳化、石墨化和机械压实等工艺，以蒸发组装的（氧化石墨烯）-PDA@碳纳米管膜为前驱体，制备了石墨烯-石墨化聚多巴胺-碳纳米管（G-gPDA-CNT）全碳三元复合膜。该复合膜具有均匀的全碳复合结构，其中石墨烯、石墨化聚多巴胺层和碳纳米管通过强共价键交联。这种独特的结构促进了各组分间的载荷转移和能量耗散，显著改善了复合膜的力学性能。同时，电子和声子传输也得到增强，大幅提升了电导率和热导率，尤其是面外热导率。G-gPDA-CNT复合膜的拉伸强度达67.5 MPa，断裂伸长率为15.1%，韧性为6.07 MJ/m³，电导率为6.7×10⁵ S·m⁻¹，面内热导率为1597 W·m⁻¹·K⁻¹，面外热导率为2.65 W·m⁻¹·K⁻¹，分别是纯石墨烯膜的2.24倍、1.44倍、3.16倍、1.46倍、1.15倍和3.90倍。该研究为开发高性能热管理材料提供了新思路。

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