本文亮點

• （1）制備了低密度、結(jié)構(gòu)均勻的氯化銅（CuCl₂）摻雜石墨烯膜（GF），證實了其導電率可達到1.09×10⁷ S/m，比導電率超過大部分金屬材料。

• （2）解決了摻雜石墨烯材料溫度穩(wěn)定性差的難題，發(fā)現(xiàn)了GF-CuCl₂的溫阻系數(shù)僅有4.31×10^-4 K^-1，熱穩(wěn)定性可達到400 ℃，可長時間在200 ℃環(huán)境中工作使用，導電率基本維持不變；通過DFT計算揭示了其高溫穩(wěn)定性的原理。

• （3）證明了35 μm摻雜石墨烯膜的電磁屏蔽效能可達到126 dB，在相同的厚度下其屏蔽性能高于大多數(shù)文獻報道的材料；且發(fā)現(xiàn)此材料在超低溫、高溫及腐蝕性環(huán)境中都可保持性能穩(wěn)定。 

浙江大學高分子系高超教授、許震研究員、劉英軍副研究員團隊，利用氯化銅作為摻雜劑，實現(xiàn)了低密度、高柔性、耐高溫、高導電摻雜石墨烯膜材料的制備。相比于純石墨烯膜，其載流子濃度、載流子遷移率均有所提高，比導電率超過大部分金屬。此外，摻雜石墨烯膜具有極高的電磁屏蔽效能，在高低溫、腐蝕性等極端環(huán)境中都可穩(wěn)定使用。

圖1 (A) GF-CuCl₂的制備示意圖。(B) GF-CuCl₂的結(jié)構(gòu)示意圖。GF的晶格結(jié)構(gòu) (C) 和電子衍射 (D)。(E-F) GF-CuCl₂的高分辨TEM圖。

圖2 GF 和GF-CuCl₂的XPS (A)，XRD (B)及Raman (C)光譜表征。(D-G) GF-CuCl₂的表面形貌及元素成像。(H-K) GF-CuCl₂的斷面形貌及元素成像。

圖3 (A) GF和GF-CuCl₂的功函數(shù)對比。(B) GF和GF-CuCl₂導電率與溫度之間的依賴關系。(C) GF和GF-CuCl₂導電率比較圖。(D) GF-CuCl₂和金屬導體的比導電率對比。

圖4 (A) GF-CuCl₂和GF-MoCl₅的熱失重分析對及DFT結(jié)合能計算。(B) GF-CuCl₂導電率與溫度和時間的關系曲線。在200℃下長時間處理，GF-CuCl₂ (C) 和GF-MoCl₅ (D) 的導電率對比及經(jīng)過12h熱處理前后，GF-CuCl₂和GF-MoCl₅的截面形貌對比。

圖5 (A) GF和GF-CuCl₂的電磁屏蔽性能。GF-CuCl₂在200 ℃ 高溫(B)、超低溫的液氮 (C) 和浸泡溶劑 (D)后的電磁屏蔽性能對比。(E) GF-CuCl₂經(jīng)彎折循環(huán)之后的電磁屏蔽性能對比。（F）電磁屏蔽材料性能比較。

該工作在高超教授團隊前期積累和前人經(jīng)驗總結(jié)的基礎上完成（Chem. Mater., 2014,26, 67-86；Acc. Chem. Res., 2014, 47(4), 1267-1276；Chem. Rev., 2015, 115(15), 7046?7117；Adv. Mater., 2017, 1700589; Nanoscale, 2017, 9, 18613–18618; Carbon, 2019, 155, 462-468；Carbon, 2020, 156, 205-211）。

相關成果以“Highly conductive graphene film with high-temperature stability for electromagnetic interference shielding”為題發(fā)表在Carbon（Doi: 10.1016/j.carbon.2021.04.027）。論文的第一作者為高超團隊的博士生龐凱和博士后劉曉婷。該論文得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、浙江大學百人計劃等相關經(jīng)費的資助。

原文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0008622321004085

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