合肥研究院在酚醛碳泡沫材料研究方面取得新進(jìn)展

　　近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院應(yīng)用技術(shù)研究所先進(jìn)材料中心在開(kāi)孔酚醛碳泡沫的電磁屏蔽性能方面取得新進(jìn)展，在閉孔電絕緣性能的酚醛泡沫復(fù)合泡沫基體上獲得具有三維開(kāi)孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合碳泡沫材料，所獲得的材料不僅超輕且在電磁屏蔽應(yīng)用方面有非常好的前景。

　　與傳統(tǒng)金屬基屏蔽材料相比，由于聚合物泡沫材料的質(zhì)輕、易加工、防腐蝕、成本低、自阻燃、高殘?zhí)柯实葍?yōu)良特性，這些材料僅作為保溫隔熱材料有很好的應(yīng)用，由于這些結(jié)構(gòu)材料導(dǎo)電性非常差，在電磁屏蔽領(lǐng)域無(wú)法應(yīng)用，因此，對(duì)聚合物泡沫材料功能化已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注。針對(duì)上述問(wèn)題，該研究組發(fā)展了一種簡(jiǎn)單的原位聚合法將具有導(dǎo)電功能碳納米管（CNTs）和微波吸收功能的納米Fe3O4復(fù)合到酚醛泡沫中，制備了一種功能化酚醛復(fù)合泡沫，此酚醛復(fù)合泡沫具有一定的導(dǎo)電性和電磁屏蔽性能（圖h），但還無(wú)法滿(mǎn)足需求。再將此酚醛復(fù)合泡沫通過(guò)高溫碳化處理，制備了一種碳泡沫復(fù)合材料，此時(shí)部分納米Fe3O4被氧化成a-Fe2O3/g-Fe2O3。此碳泡沫復(fù)合材料具有三維開(kāi)孔碳骨架結(jié)構(gòu)（圖b），且CNTs均勻分散在碳骨架表面（圖c），由這些碳骨架、骨架表面的CNTs以及CNTs-Fe3O4構(gòu)建的三種導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)（圖d-g），使得這種碳泡沫復(fù)合材料具有非常高的電導(dǎo)率（3.6 S/cm）。由于納米Fe3O4和g-Fe2O3具有吸波功能以及高電導(dǎo)率，使得此碳泡沫復(fù)合材料（厚度2mm）的電磁屏蔽效率高達(dá)62 dB（圖i）。因此，制備的超輕碳泡沫復(fù)合材料在有電磁屏蔽需求的領(lǐng)域有非常廣闊的應(yīng)用前景。

　　相關(guān)研究成果以O(shè)pen-cell phenolic carbon foam and electromagnetic interference shielding properties 為題發(fā)表在Carbon（2016, 104: 90-105）上。該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。

　　圖（a-c）材料的SEM表征結(jié)果，（d-g）構(gòu)建的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)示意圖，（h）酚醛泡沫復(fù)合材料的EMI SE，和（i）碳泡沫復(fù)合材料的EMI SE。