电纺碳纳米纤维/石墨烯气凝胶薄膜的可控制备与电磁屏蔽性能研究

随着信息技术的迅猛发展,高功率电子设备包括卫星通信、宽带雷达、无线网络和便携式数字硬件等在医疗卫生、电子安全和国防安全领域广泛应用,电磁干扰、辐射污染以及信息泄露等问题则随之产生。目前,如何制备具有优异力学性能、电导率和电磁屏蔽性能的石墨烯基薄膜材料仍然是一个巨大的挑战。因此,本工作以氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)水溶液和电纺碱处理聚丙烯腈(Alkali-treated polyacrylonitrile, aPAN)纳米纤维为原料,通过水热还原和冷冻干燥得到气凝胶,进一步通过预氧化和高温退火处理获得碳纳米纤维增强的石墨烯气凝胶(GCA),并通过液压机压制得到石墨烯基气凝胶薄膜,系统研究了薄膜的电导率、电磁屏蔽和光热转化性能。结果表明,在加入碳纳米纤维后,GCA膜的电导率可以提升至20.5 S/cm。对于电磁屏蔽性能,可从73.7 dB(GA)增加到78.8 dB(GCA-10),且气凝胶膜的整体屏蔽效果可以达到99.999 995%以上。此外,该气凝胶膜还呈现出优异的光热转化性能,有望应用于光吸收和原油传输等领域。