石墨烯薄膜成本高，但在电子领域有着广泛的应用。机械剥离是制备石墨烯（GP）的一种经济有效的方法，但两者之间的弱互连会对薄膜性能产生负面影响。为了解决这个问题，添加少量氧化石墨烯（GO）的GP分散体被真空过滤、干燥并压制成氧化石墨烯/石墨烯（GO/GP）膜。然后，采用电感耦合等离子体增强化学气相沉积（ICP-PECVD）技术在GO/GP薄膜表面原位生长垂直石墨烯（VG），并进行石墨化处理，制备RGO/GP/VG复合薄膜。结果表明，RGO/GP/VG复合薄膜的导热系数为581.89 W m^-1K^-1，比石墨化RGO/GP薄膜（376.65 W m^-1K^-1）高出54.5%，总厚度约为24μm。同时获得了良好的导电性和电磁屏蔽效能，分别达到1556.01 S cm^-1和60.40 dB。详细研究了石墨化过程中VG的结构演变及其对GP薄膜双重功能性的影响。RGO/GP/VG复合薄膜性能的改善表明，原位生长VG和石墨化的协同作用产生了更为一致的热路和电路。
  
图1. 复合薄膜的制备工艺。
  
图2. （a，b）GO/GP/VG的SEM图像。（c，d）RGO/GP/VG的SEM图像。（e）GO/GP/VG的AFM图像。（f）RGO/GP/VG的AFM图像。
  
图3. （a） GO/GP/VG的亮场TEM图像。（b）RGO/GP/VG的亮场TEM图像。（c，e）GO/GP/VG的HRTEM图像。（d，f）RGO/GP/VG的HRTEM图像。[图3e，f中的插图显示了所示区域中选定区域的电子衍射图案。
  
图4. （a） 薄膜的拉曼光谱。（b） （3）RGO/GP/VG的拟合拉曼光谱；（4）薄膜的XPS光电子能谱。（e） 拟合了GO/GP/VG的XPS光电子能谱。
 
 
图5. （a） 薄膜的漫反射光谱。（b，c）薄膜的XRD图谱。（d，e）石墨化过程中VG的结构演变。
 
 
图6. （a） 薄膜的热导率。（b） 薄膜的时间-温度散热曲线。（c） 热耗散过程中RGO/GP薄膜的红外热图。（d） RGO/GP/VG薄膜散热过程的红外热图。
 

图7. （a） 薄膜的导电性。（b，c）薄膜的电磁SE。（d） 薄膜的电磁屏蔽功率系数。（e） 薄膜的电磁屏蔽机理。
 
       相关研究成果由中南大学Mingyu Zhang课题组2024年发表在ACS Applied Nano Materials (链接：https://doi.org/10.1021/acsanm.3c05864)上。原文：Vertical Graphene on Graphene Composite Film for Heat Dissipation and Electromagnetic Shielding

转自《石墨烯研究》公众号