碳泡沫材料( CFs )具有高導電性、低密度、化學/熱惰性等優異性能，已在各個領域得到應用。然而，以工業可利用和環境友好的方式構建具有理想結構和骨架晶格完整性的CFs仍然是一個關鍵挑戰。基於毛細管力，我們提出了一種液相縫合法，通過化學膨脹直接由鱗片石墨構建CFs。構築得到的石墨烯泡沫很好地繼承了鱗片石墨無缺陷的高結晶性，導致CFs中形成了高導電通路。因此，CFs在極低的面密度（2.0 mg cm-2）下表現出112 dB的高性能電磁干擾屏蔽效能。我們的方法具有經濟效率和可擴展性，對CFs的實際工業應用前景廣闊。1. 採用過氧化物在石墨層間的分解反應，由鱗片石墨膨脹得到了具有蜂窩狀結構的石墨烯蠕蟲；並由此製備出一種無缺陷石墨烯構成的高導電碳泡沫。其組裝過程存在以下特徵：（1）蠕蟲在膨脹過程中裹挾大量氣泡。在浮力作用下，蠕蟲石墨上浮至氣液界面並發生緊密取向排列；（2）通過加入引起GIC退階的溶劑，使得相鄰蠕蟲間生成作用結點，從而得到宏觀三維網絡。圖2 . ( a-j )玻璃燒杯中碳泡沫形成過程。(k)氣泡排出過程中膨脹液被吸入蠕蟲內部的示意圖。(l-m)蠕蟲組裝示意圖：（左）長蠕蟲易發生搭接，阻礙了取向的發生；（右）初生的短蠕蟲則易於取向。2. 由於石墨烯本身的高結晶結構和碳泡沫中豐富的結點，CFs表現出優異的導電性和電磁屏蔽性能。CFs中石墨烯結構單元豐富、結晶度高的優勢體現在其良好的EMI屏蔽性能(56000 dB cm2 g-1 , SET = 112 dB)以及CFs壓縮後緻密薄膜的機械、電學和熱導率的提高。這種方便、低成本的方法為CFs的真正工業應用展示了希望。此外，這種液相縫合法也許是一種多用途的方法，可以用於類似層狀結構的基體材料，如MoS2和MXene等，製備對應的三維網絡。以上成果以Article的形式發表於Chemistry of Materials上。Jiaxi Zeng, Xiaoli Zhao*, and Hongbin Lu*. Highly Crystalline Graphene Foams Based on Capillarity and Deintercalation Sewing. 該論文的第一作者是本課題組的碩士生曾佳熙，共同通訊作者為同濟大學材料與工程學院趙曉莉教授和復旦大學高分子科學系盧紅斌教授。
鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.2c01557
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