中科院宁波材料所刘小青团队《Carbon》：在热固性树脂基碳材料制备上取得新进展
生物基热固性树脂以可再生资源为主要原料，它们的规模化应用是实现热固性树脂及复合材料可持续发展的重要手段之一。但是，和石油基热固性树脂一样，它们在固化交联之后，同样面临着难降解、难回收的问题。中科院宁波材料所刘小青团队在合成了系列高性能和功能化生物基热固性树脂之后，认为开发生物基材料的本质是对生物碳的利用。基于此，他们尝试着利用激光烧蚀的方法，将高性能生物基热固性树脂转化为功能性碳材料，拟实现“生物碳”至“功能碳”的闭环转化。
前期，他们利用红外激光光刻技术实现从生物基苯并噁嗪树脂到多孔石墨烯材料的高附加值、低成本转化（Carbon, 2020, 163, 85-94.）。相较于其他树脂前驱体材料，苯并噁嗪树脂制备的多孔石墨烯材料展现出了极高的比表面积以及导电性，同时苯并噁嗪树脂基底极强的耐强酸强碱能力也保证了这类可图案化制备的石墨烯材料在苛刻环境下的使用稳定性。
图1. 苯并噁嗪基激光诱导石墨烯微观结构
近日，为了进一步突出生物基苯并噁嗪树脂作为前驱体的优势，他们利用苯并噁嗪单体的高流动性特征，开发了一种新颖的无溶剂制备金属氧化物纳米颗粒均匀负载多孔石墨烯材料的方法。通过将相应的金属有机化合物与苯并噁嗪液态的单体均匀共混，固化后的树脂材料直接通过激光辐照就可以一步转化为金属氧化物纳米颗粒/石墨烯杂化材料，整个制备过程周期短，无需任何溶剂。
图2. 无溶剂法制备金属氧化物/石墨烯杂化材料
同时，这种通过激光辐照在树脂表面生成的多孔石墨烯材料在走向实际应用时，受制于树脂基底本身的导电性、柔性和耐热性的限制。为了解决这一难题，他们提出了一种全新的激光诱导石墨烯与树脂基底分离的策略。即利用高分子树脂基底与碳材料的热膨胀系数在数量级上的差距，使用液氮作为淬冷剂，实现石墨烯与基底树脂的快速完全分离，得到的独立自支撑多孔石墨烯膜在结构和性能上具有极高的保留完整度。
图3. 独立自支撑激光诱导石墨烯的结构与性能
相关结果以“Free-standing Laser-induced Graphene Films for High-performance Electromagnetic Interference Shielding”为题在碳材料领域著名期刊《Carbon》上发表。硕士研究生余文杰为论文的第一作者，刘小青研究员、赵伟伟副研究员为通讯联系人。项目得到了国家万人计划、浙江省万人计划、国家自然科学基金和浙江省自然科学基金的支持。
原文链接：
https://authors.elsevier.com/sd/article/S0008-6223(21)00733-8
相关进展
高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn
诚邀投稿
欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至info@polymer.cn，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。
欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。
申请入群，请先加审核微信号PolymerChina （或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。
点
这里“阅读原文”，查看更多