首页   

北京科技大学《Carbon》:通过冰模板制备可压缩石墨烯气凝胶,用于环境修复和柔性电子产品

材料分析与应用  ·  · 1 月前

1成果简介 


石墨烯凝胶(GA)的微观结构在决定其性能方面起着至关重要的作用。然而,在简化和加强对石墨烯气凝胶微观结构的控制方面仍然存在挑战。本文,北京科技大学康民 教授团队在《Carbon》期刊发表名为"Control of microstructure to prepare compressible graphene aerogel via ice template"的论文,研究引入了一种新型双向冷冻铸造方法,可以制备出具有三种不同微观结构的石墨烯气凝胶。值得注意的是,具有同心环结构的GA在轴向和径向方向上都表现出优异的可压缩性和抗疲劳性,能够分别在90%应变和70%应变条件下经受5000次压缩-恢复循环。原位扫描电子显微镜表征深入揭示了压缩过程中的能量耗散机制。具有径向微观结构的天花板具有令人印象深刻的吸收能力,吸收率165.82至369.47g/g不等。此外,在轴向和径向压缩条件下,具有同心环微观结构的GA的电阻随应变发生非线性变化。这些GA在环境修复和柔性电子产品方面具有巨大的应用潜力。

2图文导读  


方案1.石墨烯气凝胶的制备过程。


图1.不同热液时间GA的横截面SEM图像及其相应的放大图。


图2.传统单向冷冻(a)和辐射微观结构形成过程(b)示意图。


图3. 冰的晶体结构和晶体生长动力学的各向异性(a),导致形成片状冰晶。同心环微观结构的形成过程示意图 (b)。


图4.过渡微观结构形成过程的示意图。


图5、三种不同GA(GA20、GA30和GA40)的轴向和径向力学性能。


图6、GA的径向压缩性能


图7.GA20、GA30 和 GA40 的吸收能力


图8. GA40 在 10%-90%(轴向)应变下循环 5 次后的电阻变化率(ΔR/R0)(a);在 90%应变下测试 100 次后的电阻变化率(b);LED 亮度值在 10%-90%轴向压缩过程中的变化,插图显示了 GA40 和 LED 在 10%和 90%轴向压缩过程中的照片(c)。GA40 在 10%-70%(径向)应变下进行 5 次循环后的电阻变化率(ΔR/R0)(d);在 70%应变下进行 100 次循环测试(e);LED 亮度值在 10%-70%径向压缩过程中的变化,插图显示 GA40 和 LED 在 10%和 70%径向压缩过程中的照片(f)。


3小结 


综上所述,本文开发了一种新方法,通过控制适当的水热处理时间来实现对石墨烯气凝胶微观结构的精确控制,而无需楔形模具。通过改变水热处理时间,我们能够制造出三种不同微观结构的石墨烯气凝胶,并观察了由此产生的变化模式。此外,我们还发现过度的水热处理会降低冰晶调节气凝胶微结构的效果。我们的气凝胶具有出色的可压缩性和吸附性能。值得注意的是,我们的研究独特地证明了气凝胶的阻力稳定性,这与其他气凝胶在压缩条件下阻力呈线性下降的典型现象截然不同。在我们的工作中制备的 GA40 在 90% 的压缩率下阻力只下降了 25%,这展示了它们的耐久性和潜在的实际应用。


文献:

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.119269

往期精彩回顾
安徽理工大学《 Langmuir》:干竹笋为原料制备介孔碳固有掺杂SiC和氮气,用于电容去离子
曲阜师范大学《Small》:超快空气等离子体合成三维石墨烯纳米涡旋-纳米片气凝胶,用于电容去离子
瑞士联邦理工学院《Nat Commun》:用于精确离子-离子分离的电化学修复多孔石墨烯膜

来源:文章来自carbon网站,由材料分析与应用整理编辑。


长按,识别图中二维码,点击关注

版权与免责声明:

① 凡本网注明"材料分析与应用"的所有作品,版权均属于材料分析与应用,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已获本网授权的作品,应在授权范围内使用,并注明"来源:材料分析与应用"。违者本网将追究相关法律责任。

② 本网凡注明"来源:xxx(非本网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。

③ 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起三日内与本网联系,否则视为放弃相关权利。


推荐文章
清华经管学院职业发展中心  ·  活动 | ...  ·  昨天  
HR新逻辑  ·  事假扣款,是按20.83天还是21.75天?  ·  昨天  
HR笔记本  ·  某大厂招聘HRM岗的面试题  ·  2 天前  
HR笔记本  ·  新员工入职风险全流程总结  ·  4 天前  
不正经程序员  ·  面了一个47的程序员,我很慌...  ·  3 年前  
华夏影像诊断中心  ·  2020年全国两会报道的十点重要提示!(请速 ...  ·  4 年前  
© 2022 精读
删除内容请联系邮箱 2879853325@qq.com