石墨烯薄膜材料及其电磁屏蔽性能研究
发布时间：2021-03-01 21:36
自2004年被发现以来,石墨烯凭借其独特的性质,受到广泛的关注和研究。掺氮后石墨烯的能带隙被打开,电子结构发生改变,自由载流子密度得到提升,有利于应用到锂离子电池和超级电容器的电极材料以及燃料电池电催化剂中。此外,电子技术以及可穿戴型便携设备器件的快速发展,对材料的导电性能、散热性能和电磁干扰屏蔽效能提出了越来越高的要求。然而,如何将这些属性集成到一个材料中并保持优异的性能,仍然是一个悬而未决的问题。本论文基于石墨烯材料,在这些研究领域取得了一定的进展。本工作提供一种新的制备思路,采用原位掺杂的方法,利用链状芳香族高分子聚合物作为前驱体,经过一系列处理过程,制备得到氮掺杂石墨烯及其薄膜,具体步骤为采用聚酰亚胺高分子膜作为前驱体,经过高温碳化和滚压处理,得到氮掺杂石墨膜,然后对其进行电化学剥离制得氮掺杂石墨烯,氮掺杂石墨烯进一步真空抽滤成膜即可得到氮掺杂石墨烯薄膜。制备过程不涉及强酸和腐蚀性化学试剂,绿色环保。另外,还探讨了不同温度碳化处理聚酰亚胺膜,分别对氮原子含量和存在类型、氮掺杂石墨烯的氧还原电催化剂性能以及对氮掺杂石墨烯薄膜的电导率和电磁干扰屏蔽效能的影响。为进一步提高石墨烯薄膜...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)单层碳原子组成的石墨烯结构，(b)石墨烯堆叠的三种最常见的方式，(c)石墨烯片层中的面内σ键以及垂直于平面的π轨道示意图
电子产品一直朝着小型化和高功率致密化发展，并且这自从 20 世纪 70 年代半导体行业出现以后，摩尔定律预经过 18 ~ 24 个月，集成电路上可容纳的元器件数目就一倍[12]。这一预测表明了电子产品的发展与散热的直接热设计功耗（TDP）被定义为芯片在工作条件下可以产上芯片设计和热管理的重要考虑因素。由图 1-2 可以看些具有代表性的英特尔微处理器的晶体管密度和 TD温度升高以及器件可靠性显著降低[13]。随着现代电子产，高效散热已成为应用于通信、信息和能量存储技术的微处理器的冷却速率越高，其运行速度就越快，从而发率超过平均值 10 倍时，超快速高频器件的小型局部区量，从而产生“热点”[14]。对于导热系数较低的设备，工作温度相对较低，但“热点”足以使其性能恶化甚至
-3 石墨烯中关于声子的理论研究。(A) 利用原子价力场法计算石墨烯散。TA 为横向声子，LA 为声学声子，ZA 为平面外声子分支，LO 为声子，TO 为横向光学声子；ZO 为平面外光学声子[34]。(B) 计算通道＝10 mm 的石墨烯的热导率和不同声子模式的贡献。黑色实线[33]和黑]给出了理论结果，而黑色圆圈是悬浮的单层石墨烯的实验数据[31]，而黑色虚线曲线通过驰豫时间近似法(RTA)得到热导率[33]。re 1-3 Theoretical investigation of phonons in graphene. (A) Phonon disperaphene by the valence-force field method. TA, transverse acoustic phononongitudinal acoustic phonons; ZA, out-of-plane acoustic phonon branch; Lngitudinal optical phonons; TO, transverse optical phonons; ZO, out-of-pltical phonons[34]. (B) Calculated thermal conductivity and the contributionrent phonon modes for graphene with a channel length of L = 10 mm. Thelack curve[33]and dashed black curve[29]give theoretical results while blarcles are experimental data for single-layer suspended graphene[31]. The lotted black curve gives thermal conductivity by relaxation time approxima
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯薄膜的制备及其在电子材料中的应用[J]. 冯昕钰,樊国栋,刘超. 材料导报. 2015(13)
[2]石墨烯薄膜制备研究进展[J]. 洪泽勇,高林. 山东化工. 2014(11)
[3]掺氮石墨烯研究[J]. 陈旭,何大平,木士春. 化学进展. 2013(08)
本文编号：3058063
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)单层碳原子组成的石墨烯结构，(b)石墨烯堆叠的三种最常见的方式，(c)石墨烯片层中的面内σ键以及垂直于平面的π轨道示意图
电子产品一直朝着小型化和高功率致密化发展，并且这自从 20 世纪 70 年代半导体行业出现以后，摩尔定律预经过 18 ~ 24 个月，集成电路上可容纳的元器件数目就一倍[12]。这一预测表明了电子产品的发展与散热的直接热设计功耗（TDP）被定义为芯片在工作条件下可以产上芯片设计和热管理的重要考虑因素。由图 1-2 可以看些具有代表性的英特尔微处理器的晶体管密度和 TD温度升高以及器件可靠性显著降低[13]。随着现代电子产，高效散热已成为应用于通信、信息和能量存储技术的微处理器的冷却速率越高，其运行速度就越快，从而发率超过平均值 10 倍时，超快速高频器件的小型局部区量，从而产生“热点”[14]。对于导热系数较低的设备，工作温度相对较低，但“热点”足以使其性能恶化甚至
-3 石墨烯中关于声子的理论研究。(A) 利用原子价力场法计算石墨烯散。TA 为横向声子，LA 为声学声子，ZA 为平面外声子分支，LO 为声子，TO 为横向光学声子；ZO 为平面外光学声子[34]。(B) 计算通道＝10 mm 的石墨烯的热导率和不同声子模式的贡献。黑色实线[33]和黑]给出了理论结果，而黑色圆圈是悬浮的单层石墨烯的实验数据[31]，而黑色虚线曲线通过驰豫时间近似法(RTA)得到热导率[33]。re 1-3 Theoretical investigation of phonons in graphene. (A) Phonon disperaphene by the valence-force field method. TA, transverse acoustic phononongitudinal acoustic phonons; ZA, out-of-plane acoustic phonon branch; Lngitudinal optical phonons; TO, transverse optical phonons; ZO, out-of-pltical phonons[34]. (B) Calculated thermal conductivity and the contributionrent phonon modes for graphene with a channel length of L = 10 mm. Thelack curve[33]and dashed black curve[29]give theoretical results while blarcles are experimental data for single-layer suspended graphene[31]. The lotted black curve gives thermal conductivity by relaxation time approxima
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯薄膜的制备及其在电子材料中的应用[J]. 冯昕钰,樊国栋,刘超. 材料导报. 2015(13)
[2]石墨烯薄膜制备研究进展[J]. 洪泽勇,高林. 山东化工. 2014(11)
[3]掺氮石墨烯研究[J]. 陈旭,何大平,木士春. 化学进展. 2013(08)
本文编号：3058063
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