3.7 Egyéb habok
APEI egy nagy teljesítményű polimer, magas Tg-vel (215°C), kiváló égésgátlással, alacsony füstképződéssel és jó mechanikai tulajdonságokkal . A PEI olvadási hőmérséklete 340-360°C. Ezért mikrocellás PEI/grafén kompozit habok előállítására vízgőz indukálta fázisszétválasztási eljárást alkalmaztak. Ling et al. és Shen et al. ezt a módszert alkalmazták PEI/grafén kompozit habok előállítására EMI árnyékoláshoz. A PEI/grafén nanokompozit habok sűrűsége körülbelül 300 kg m-3 volt, 15 és 9 μm közötti átlagos sejtátmérővel, 0 és 10 tömegszázalék közötti graféntartalom esetén. A PEI-t alacsony elektromos vezetőképessége (1,2 × 10-19 S cm-1) miatt elektronikai csomagolásokhoz használják. A grafén hozzáadása drámaian megnövelte a térfogati elektromos vezetőképességet, elérve a 2,2 × 10-5 S cm-1 értéket 10 tömegszázalék grafén esetén a habokban. A 10 tömegszázalék grafént tartalmazó PEI/grafén nanokompozit habok EMI SE értéke kb. 11 dB volt. A mikrocellás PEI/GrF habok fajlagos EMI SE értéke 36,1 dB cm3 g-1 volt 7 m% esetén és 44,1 dB cm3 g-1 10 m% esetén az X-sávban (8-12 GHz). Az ilyen típusú PEI/grafén nanokompozit habok jól meghatározott hőszigetelési és szakító tulajdonságokat mutattak . A PEI habok hővezető képessége 0,053 és 0,067 W m-1 K-1 volt 50 és 200 °C-on. A grafén bevezetésével a PEI/grafén nanokompozit habok hővezető képessége fokozatosan 0,036 W m-1 K-1 -re csökkent 50°C-on és 0,040 W m-1 K-1 -re 200°C-on a 7 tömegszázalék grafént tartalmazó mikrocellás hab esetében. A mikrocellás PEI-hab Young-modulusa a tiszta PEI-hab 180 MPa értékéről 290 MPa értékre nőtt az 5 tömegszázalék grafént tartalmazó PEI/GrF esetében. Végül a PEI/grafén nanokompozit hab szakítószilárdsága 7 m%-nál drasztikusan csökkent 8,2-ről 3,5 MPa-ra.
Shen és munkatársai úgy vélték, hogy a Fe3O4 mágneses nanorészecskék hozzájárulhatnak a grafén magas komplex permeabilitási értékeihez, mivel nagy telítési mágnesezettségük javítja az elektromágneses hullámelnyelő tulajdonságot, ami erős elektromágneses hullámelnyelésű polimer kompozit habokhoz vezet. A Fe3O4 FG (3O4) bevezetését GrO-val állították elő FeCl2-4H2O és FeCl3-6H2O oldatokban, és hidrazin segítségével redukálták. Az eredmények azt mutatták, hogy az X-sávban (8-12 GHz) a PEI/3O4 (7,0 tömegszázalék) hab esetében az érték 11,2-14,3 dB-re, a 10 tömegszázalék 3O4-t tartalmazó, ugyanilyen típusú hab esetében pedig 14,3-18,2 dB-re nőtt. E habok fajlagos EMI SE értéke 41,5 dB cm3 g-1 volt 8-12 GHz-en. A két eredmény összehasonlítása azonban azt mutatja, hogy a Fe3O4 részecskék nem javították az EMI tulajdonságokat.
Gedler és munkatársai 0,5 m% GNP-t használtak kis sűrűségű PC-grafén nanokompozit habokban (scCO2 habosítás), hogy javítsák azok hőstabilitását. Arról számoltak be, hogy a kompozit habok hőstabilitása jelentősen javult, ami a cellás szerkezet és a grafénlemezkék hozzáadása miatti alacsony hőátadás együttes hatásával függött össze, ami fizikai akadályt képez és akadályozza az illékony termékek távozását.
Zegeye et al. grafénlemezkéket használt a szintaktikus habok mechanikai tulajdonságainak javítására. A szintaktikus habokat üreges mikrogömbök (cenoszférák) epoxi alapú polimer mátrixban történő diszpergálásával állítják elő. A szintaktikus habok a repülőgépiparban maganyagként és ablációs barrier bevonatként alkalmazhatók. A szintaktikus habok azonban a merev mikrogömbök jelenléte miatt összenyomáskor nagyon képlékenyek, de húzáskor rendkívül ridegek. Az eredmények azt mutatták, hogy 0,3 térfogatszázalék GP (0,68 tömegszázalék) hozzáadásával 26%-os javulás érhető el a nyomó modulusban és 15%-os javulás a szakító modulusban a tiszta mintákhoz (30 térfogatszázalék üreges mikrogömbök) képest. A szintaktikus habok szakítószilárdsága szintén 16%-kal javult 0,1 térfogatszázalék (0,23 tömegszázalék) GP hozzáadásával, míg a nyomószilárdság változatlan maradt. Ezért a szintaktikus habok mechanikai tulajdonságai növelhetők a GP diszperziójának javításával.
Ellingham és munkatársai szubkritikus gázzal segített feldolgozást (SGAP) alkalmaztak polipropilén (PP)/grafén nanokompozitokban a grafén hámlasztására kétcsigás extrudálással. Az eredmények azt mutatták, hogy ez a feldolgozási módszer az oldószeres hámlasztáshoz képest jó hámlasztást és diszpergálást tudott elérni a PP-ben. A Tg -20,5-ről -19,3 és -18,2°C-ra, a Tdeg-max 452-ről 455 és 460°C-ra, a hővezető képesség pedig 0,235-ről 0,235 és 0,215 W m-1 K-1-re nőtt 100°C-on a PP, PP + 0,5% grafén, illetve PP + 0,5% grafén esetében SGAP segítségével. A viszkozitás csökkent az olvadékfeldolgozás során a 0,5 tömegszázalék grafén és az SGAP összehasonlításában. A grafénnel töltött SGAP minták szakítószilárdsága az alkalmazott alacsony graféntartalom miatt kissé javult.
Chen és munkatársai könnyű és rugalmas polidimetilsziloxán (PDMS)/grafén kompozit habokat fejlesztettek ki EMI árnyékolási alkalmazásokhoz. A grafént először egy nikkelhabon növesztették CVD-vel metánból 1000°C-on, környezeti nyomáson, amely lemásolta a nikkelhab szerkezetét, és 3-D hálózatot alkotott. A PDMS-oldatot úgy állítottuk elő, hogy etil-acetát oldószerben 10:1:100 arányban adalékoltunk egy alapanyagot és egy keményítőt. Ezután vékony PDMS-réteget vontak fel a grafén felületére. Ezt követően a nikkelhab szubsztrátot HCl-lel marattuk el; a grafén/PDMS kompozit habot kaptuk. A graféntartalom a metán áramlási sebességétől függött a grafén CVD-vel történő növesztése során. Az elektromos vezetőképesség 0,6-ról 2 S cm-1-re nőtt, amikor a graféntartalom 0,8 tömegszázalékra emelkedett. Kimutatták, hogy ez a kompozit 20 dB-es EMI SE-vel rendelkezik az X-sávos frekvenciatartományban (8-12 GHz), és ennek a grafén/PDMS kompozit habnak a fajlagos EMI SE-je a nagyon alacsony sűrűsége (0,06 g cm-3) miatt elérheti a 333 dB cm3 g-1-t.
Zhao és munkatársai a grafénhab (GF)/PDMS kompozitok termikus tulajdonságait vizsgálták. A grafént először nikkelhab sablonokon állították elő CVD segítségével. A 10 × 10 × 1 mm3 méretű GF-mintát először folyékony PDMS-szel (Sylgard 184, Dow Corning, alapanyag/keményítőszer = 10/1 tömegszázalék) infiltrálták szobahőmérsékleten. Ezután megszárítottuk és 80°C-on 4 órán át keményítettük, hogy 0,7 tömegszázalékos GS/PDMS GF/PDMS kompozitot kapjunk, amelyet szintén oldatos keveréssel állítottunk elő. Az eredmények azt mutatták, hogy a GF/PDMS kompozitok jobb termikus tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a grafénlap (GS)/PDMS és a tiszta PDMS. A GF/PDMS kompozit hővezető képessége eléri a 0,56 W m-1 K-1 értéket, ami körülbelül 300%-kal magasabb, mint a tiszta PDMS-é, és 20%-kal magasabb, mint a GS/PDMS kompozitoké, azonos graféntömeggel (0,7 tömegszázalék). A hőtágulási együttható 80-137 × 10-6K-1 a 25-150°C tartományban, ami sokkal alacsonyabb, mint a GS/PDMS kompozit és a tiszta PDMS. A TGA-elemzés azt mutatta, hogy a GF/PDMS T20%-a 515-ről 530 és 578°C-ra nőtt (tiszta PDMS és GS/PDMS). A szerzők úgy vélték, hogy a GF/PDMS kompozit ígéretes termikus határfelületi anyagként használható az elektronikai és fotonikai alkalmazások hőkezeléséhez.