研究亮点——Galiotis 教授：厘米级石墨烯片作为具有纳米层压结构的聚合物复合材料的增强材料

将厘米大小的单层石墨烯掺入聚合物纳米层压板，为开发优异的电磁干扰(EMI)屏蔽性能铺平了道路，已发表在《Nature Communications》上。

自2004年被曼彻斯特大学的Geim和Novoselov分离（2010年诺贝尔物理学奖）以来，石墨烯因其卓越的特性而被称为“神奇材料”，已在许多应用和产品中得到利用。然而，在聚合物复合材料中以微小薄片形式使用石墨烯限制了石墨烯优异性能的充分利用，因此需要高填充量才能获得令人满意的电气和机械性能。

来自希腊研究与技术基金会化学工程科学研究所（FORTH/ICE-HT）、帕特雷大学化学工程系和那不勒斯菲里德里克第二大学物理系的一组研究人员由科斯塔斯·加利奥蒂斯教授领导，提出了一个创新想法，即使用厘米级石墨烯片作为具有纳米层压结构的聚合物复合材料的增强材料。这已被证明是克服纳米颗粒填料典型缺点的明智策略，这要归功于较大的横向尺寸，以及通过聚合物和石墨烯层的交替，确保了有效的应力转移和均匀可控的分散。大尺寸单层石墨烯是通过化学气相沉积（CVD）技术生产的：它具有单原子层厚度，与小薄片不同，其他维度（长度和宽度）没有尺寸限制。

Figure 用于电磁干扰屏蔽的CVD石墨烯/聚合物纳米层压板示意图

然后采用半自动工艺生产厘米级CVD石墨烯/聚合物纳米层压板，该工艺允许操作超薄膜，并且已发现对于相同的石墨烯含量，最先进的薄片表现更好基于石墨烯聚合物复合材料的机械增强和电气性能。最重要的是，这些薄层压材料在太赫兹范围内显示出非常高的电磁干扰(EMI)屏蔽效率，在33 μm薄的厚度下达到60 dB，并且每单位重量和厚度的绝对EMI屏蔽效率，是迄今为止生产的合成非金属材料的最高值。

Galiotis 教授表示：“在本工作中，我们尝试利用单层石墨烯作为工程聚合物的增强材料时的优异机械和电气性能。由于夹杂物的尺寸很小，到目前为止，使用短尺寸石墨烯薄片这是不可能的。连续（大尺寸）单层石墨烯膜生产的最新进展使我们能够将数十甚至数百个石墨烯层嵌入商业聚合物中来制造纳米层压板。这使得石墨烯纳米层压板的刚度接近每体积分数的完美石墨烯，并具有优异的EMI屏蔽性能。这项工作为开发具有卓越性能的纳米层压材料铺平了道路，这些纳米层压材料适用于航空航天、汽车以及许多电子应用。”

这项重要的研究工作于2021年2月8日发表在《Nature Communications》高影响期刊上。这篇文章的合作者是 Christos Pavlou、Maria Giovanna Pastore Carbone 博士、Anastasios Manikas 博士和 George Trakakis 博士（帕特雷大学）以及来自那不勒斯菲里德里克第二大学的Can Koral 博士、Gianpaolo Papari 博士和 Antonello Andreone 教授。

摘自《The Graphene Council》网站