萊斯大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)為電子應(yīng)用建立了更好的環(huán)氧樹(shù)脂。與化學(xué)家詹姆斯圖爾(James Tour)的萊斯實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的“超級(jí)”石墨烯泡沫相比，環(huán)氧樹(shù)脂的純度高于純環(huán)氧樹(shù)脂，而且比其他環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料更具導(dǎo)電性，同時(shí)保持了材料的低密度。它可以改善目前使用的環(huán)氧樹(shù)脂，并通過(guò)添加導(dǎo)電填料來(lái)削弱材料的結(jié)構(gòu)。這種新材料在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志《ACS Nano》中有詳細(xì)描述。環(huán)氧樹(shù)脂本身是一種絕緣體，通常用于涂料、粘合劑、電子、工業(yè)工具和結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。對(duì)于需要導(dǎo)電性的應(yīng)用，如電磁屏蔽，通常添加金屬或碳填料。
但這需要權(quán)衡：以重量和抗壓強(qiáng)度為代價(jià)，更多的填料帶來(lái)更好的導(dǎo)電性，復(fù)合材料變得更難加工。米溶液用納米石墨烯片制成的三維泡沫代替金屬或碳粉，石墨烯是原子厚度的碳。旅游實(shí)驗(yàn)室與北京航空大學(xué)萊斯材料科學(xué)家普利克爾阿賈揚(yáng)、魯茲貝沙赫薩瓦里、軍樓和趙巖合作，從環(huán)氧樹(shù)脂注入三維支架的項(xiàng)目中汲取靈感，包括石墨烯氣凝膠、泡沫和各種技術(shù)骨架。
在新方案中，更堅(jiān)固的支架由聚丙烯腈(PAN)制成，聚丙烯腈是一種粉末聚合物樹(shù)脂，用作碳源，并與鎳粉混合。在四步過(guò)程中，他們冷壓材料使其致密，在爐中加熱使聚丙烯腈變成石墨烯，對(duì)獲得的材料進(jìn)行化學(xué)處理以去除鎳，并使用真空將環(huán)氧樹(shù)脂拉至目前的多孔材料?！笆┡菽菃螌邮?，”圖爾說(shuō)?！八?，事實(shí)上，整個(gè)泡泡是一個(gè)大分子。當(dāng)環(huán)氧樹(shù)脂穿透泡沫然后硬化時(shí)，由于嵌入的石墨烯支架，環(huán)氧樹(shù)脂在一個(gè)地方的任何彎曲都會(huì)在許多其他地方對(duì)整個(gè)材料施加壓力。整個(gè)結(jié)構(gòu)?！?
根據(jù)研究人員的說(shuō)法，泡沫含量為32%的冰球形復(fù)合材料稍密，但每厘米的電導(dǎo)率約為14西門子(電導(dǎo)率或反歐姆的量度)。泡沫不會(huì)顯著增加化合物的重量，但其純度是環(huán)氧樹(shù)脂抗壓強(qiáng)度的7倍。石墨烯和環(huán)氧樹(shù)脂之間的簡(jiǎn)單互鎖也有助于穩(wěn)定石墨烯的結(jié)構(gòu)。Tour說(shuō)：“當(dāng)環(huán)氧樹(shù)脂滲透到石墨烯泡沫中，然后硬化時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂會(huì)被截留在石墨烯泡沫的微米級(jí)區(qū)域中。
實(shí)驗(yàn)室通過(guò)將多壁碳納米管混合到石墨烯泡沫中來(lái)提高風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)研究人員介紹，納米管與石墨烯結(jié)合后充當(dāng)增強(qiáng)條，使復(fù)合材料比純環(huán)氧樹(shù)脂硬17.32%，電導(dǎo)率提高近3倍，約為41西門子/cm，遠(yuǎn)高于目前報(bào)道的幾乎所有基于支架的環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。Tour預(yù)計(jì)，這一過(guò)程將擴(kuò)展到整個(gè)行業(yè)?！叭藗冎恍枰粋€(gè)足夠大的爐子來(lái)生產(chǎn)最后的零件，”他說(shuō)。"但它一直是通過(guò)冷壓然后加熱來(lái)制造大型金屬零件."他說(shuō)，這種材料最初可以取代用于預(yù)浸漬和增強(qiáng)織物的碳復(fù)合樹(shù)脂，從航空結(jié)構(gòu)到網(wǎng)球拍材料。
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