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通过冷冻干燥制作定制三维石墨烯泡沫的简易和可扩展方法( A Facile and Scalable Approach in the Fabrication of Tailored 3D Graphene Foam via Freeze Drying )
T Thomas A Agarwal
具有二维增强的先进复合材料在加工过程中面临的挑战之一是其在基体中的广泛团聚。将2D石墨烯薄片三维结构转化为石墨烯泡沫(GrF)组装体是克服团聚的有效途径。GrF的分支和节点的高度网状网络为光子和电子在基体中的传导提供了一个无缝的途径，同时改善了力学性能。三维GrF纳米填料通常采用化学气相沉积(CVD)技术制备，该技术能量高，沉积速度慢，且生产规模小。本文重点研究了冷冻干燥(FD)技术制备具有类似CVD GRF层次结构的三维石墨烯纳米血小板(GNP)泡沫。在三维GNP泡沫生产中，水作为主要化学物质的FD技术是一个额外的优势。阐述了FD在制备不同孔径和形态的GNP泡沫材料中的灵活性。通过改变GNP固体载荷和模具几何形状，可以简化热力学条件来调整孔的形状和形貌。FD3DGNP泡沫材料的弹性模量是CVD GrF的1280倍，在力学性能上优于CVD GrF。然而，由于GNP颗粒和孔结构的缺陷，FD GNP泡沫的热扩散系数几乎是CVD GrF的0.5倍。GNP泡沫的可伸缩性和形成其他一维和二维材料体系（如碳纳米管、氮化硼纳米管和氮化硼纳米片）泡沫的兼容性为FD作为一种先进的工程泡沫开发过程带来了独特的维度。
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