3.7 その他のフォーム
PEIは、高いTg（215℃）、優れた難燃性、低発煙、優れた機械特性などを持つ高性能ポリマーです … 続きを読む PEIの溶融温度は340-360℃と高い。 そこで、水蒸気誘起相分離プロセスを用いて、マイクロセルラーPEI/グラフェン複合発泡体を作製しました。 LingらとShenらは、この方法を用いて、EMIシールド用のPEI/グラフェン複合発泡体を作製した。 PEI/グラフェンナノコンポジットフォームの密度は約300 kg m-3で、グラフェン含有量が0～10 wt%のときの平均セル径は15～9μmであった。 PEIは電気伝導度が低いため（1.2×10-19 S cm-1）、電子機器パッケージングに使用されています。 グラフェンを添加すると、体積電気伝導率が劇的に向上し、発泡体中のグラフェン濃度が10wt%の場合は2.2×10-5 S cm-1に達しました。 PEI/graphene nanocomposite foams with 10 wt% grapheneのEMI SEは約11dBであった。 マイクロセルラーPEI/GrFのXバンド（8-12 GHz）における比EMI SEは、7 wt.%で36.1 dB cm3 g-1、10 wt.%で44.1 dB cm3 g-1であった。 このタイプの PEI/グラフェンナノコンポジットフォームは、明確な断熱性と引張特性を示した。 PEI フォームの熱伝導率は、50℃と 200℃でそれぞれ 0.053 と 0.067 W m-1 K-1 だった。 グラフェンの導入により、PEI/グラフェンナノコンポジットフォームの熱伝導率は徐々に低下し、7 wt% グラフェンを含むマイクロセルラーフォームでは50℃で0.036 W m-1 K-1、200℃で0.040 W m-1 K-1であった。 マイクロセルラーPEIフォームのヤング率は、ニートのPEIフォームの180 MPaから、5 wt.%のグラフェンを含むPEI/GrFの290 MPaに増加した。 最後に、PEI/グラフェン ナノコンポジットフォームの引張強度は、7 wt% で 8.2 MPa から 3.5 MPa に劇的に低下した。
Shen らは、Fe3O4 磁気ナノ粒子は、その大きな飽和磁化によりグラフェンの高い複素透過率値に寄与して、電磁波吸収特性を改善し、強い電磁波吸収性を有するポリマーコンポジットフォームに導くと考察している。 FeCl2-4H2OおよびFeCl3-6H2O溶液中でGrOによりFe3O4 FG（3O4）を生成し、ヒドラジンにより還元したものを導入した。 その結果，PEI/3O4 (7.0 wt.%) 発泡体では 11.2-14.3 dB，同タイプの 10 wt.% 3O4 発泡体では X バンド (8-12 GHz) で 14.3-18.2 dB に増加した． この発泡体の比 EMI SE は 8-12 GHz で 41.5 dB cm3 g-1 であった。 Gedlerらは、低密度PC-グラフェンナノコンポジットフォーム（scCO2発泡）に0.5 wt%のGNPを用い、熱安定性を向上させた。 これは、セル構造による低熱伝導とグラフェンプレートレット添加の複合効果に関連しており、物理的な障壁を作り、揮発性生成物の流出を妨げると報告されています。
Zegeye らは、グラフェンプレートレットを用いて、合成発泡体の機械特性を向上させました。 合成発泡体は、エポキシ系ポリマーマトリックスに中空のマイクロバルーン（半球）を分散させることによって製造される。 合成発泡体は、コア材やアブレイティブバリアコーティングとして航空宇宙産業で応用されている。 しかし、合成発泡体は、圧縮時には非常に延性があるが、この硬いマイクロバルーンの存在により、引張時には非常に脆くなる。 その結果、0.3 vol.%（0.68 wt.%）のGP添加により、未処理の試料（30 vol.%の中空マイクロバルーン）と比較して、圧縮弾性率が26%、引張弾性率が15%向上することが示されました。 また、圧縮強度は一定であったが、GPを0.1 vol.% (0.23 wt.%)添加することにより、引張強度が16%改善された。
Ellingham らは、亜臨界ガスアシスト処理（SGAP）を用いて、ポリプロピレン（PP）/グラフェン ナノコンポジット中のグラフェンを二軸押出機で剥離させました。 その結果、この処理方法は、溶剤による剥離と比較して、PPへの良好な剥離・分散を達成できることがわかった。 SGAPによるPP、PP+0.5%グラフェン、PP+0.5%グラフェンの100℃におけるTgはそれぞれ-20.5から-19.3および-18.2℃に、Tdeg-maxは452から455および460℃に、熱伝導度は0.235から0.235および0.215 W m-1 K-1に上昇しました。 0.5 wt% グラフェンと SGAP を比較すると、溶融加工中に粘度が低下していることがわかる。 また、グラフェンを添加したSGAPサンプルは、グラフェン含有量が少ないため、引張強度がわずかに向上しました。
Chen らは、EMI シールド用に軽量で柔軟なポリジメチルシロキサン（PDMS）/グラフェン複合材フォームを開発しました。 まずニッケル発泡体上に、メタンを常圧下1000℃でCVDしてグラフェンを成長させ、ニッケル発泡体の構造をコピーして3次元ネットワークを形成させた。 酢酸エチル溶媒に基剤と硬化剤を10：1：100の割合でドープし、PDMS溶液を調製した。 そして、グラフェンの表面にPDMSの薄層をコーティングした。 その後、ニッケル発泡体基板を塩酸でエッチング除去し、グラフェン/PDMS複合発泡体を得た。 CVDによるグラフェン成長では、グラフェン含有量はメタン流量に依存する。 電気伝導度は、グラフェン含有量が0.8 wt.%まで増加すると0.6から2 S cm-1まで上昇した。 また、このグラフェン/PDMS 複合フォームの比 EMI SE は、密度が 0.06 g cm-3 と非常に低いため、333 dB cm3 g-1 に達します。
Zhao らは、グラフェンフォーム (GF) / PDMS 複合体の熱特性について研究しています。 グラフェンはまず、ニッケル発泡体テンプレート上にCVDで作製した。 10×10×1mm3のGFサンプルに、まず常温で液体PDMS（Sylgard 184、Dow Corning、主剤/硬化剤＝重量比10/1）を浸潤させた。 その後、乾燥させ、80℃で4時間硬化させ、GFが0.7重量%のGS/PDMSコンポジットを溶液混合により作製したこともある。 その結果、GF/PDMSコンポジットはグラフェンシート(GS)/PDMSおよびニートPDMSよりも優れた熱特性を有することがわかった。 GF/PDMSコンポジットの熱伝導率は0.56 W m-1 K-1に達し、非強化PDMSの約300%、同じグラフェン添加量（0.7 wt%）のGS/PDMSコンポジットより20%高い値を示している。 熱膨張係数は25-150℃の範囲で80-137×10-6K-1であり、GS/PDMSコンポジットやニートPDMSよりもはるかに低い。 TGA分析では、GF/PDMSのT20%は515から530と578℃（ニートPDMSとGS/PDMS）へと上昇することがわかった。 著者らは、GF/PDMSコンポジットは電子およびフォトニックアプリケーションにおける熱管理のための有望な熱インターフェース材料として使用できると考えている
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