具有良好加工性能的高浓度石墨纳米片分散液

《CARBON》：High concentration dispersions of graphite nanoplates with good processability

　　

• 剪切力和冲击力的协同辅助促进了CMC与GNP之间的疏水相互作用，获得了CMC紧密锚定在GNP表面的稳定复合材料。
• 源自紧密锚定CMC的排斥静电作用和空间位阻相互作用，以及GNP刚性和各向异性二维结构固有的排除体积效应，共同稳定了高浓度GNP分散液（高达170 mg mL?1）。
• 所得到的GNP薄膜（317 MPa，225 W m?1 K?1）和石蜡嵌入气凝胶（2.32 MPa，9.73 W m?1 K?1）表现出优异的机械强度和热性能。
1. 引言
石墨纳米片（GNPs，也称石墨烯纳米片），横向尺寸为几微米，厚度小于100 nm [1-4]，由于其轻质并结合二维（2D）结构、高长径比、化学和热稳定性以及良好的机械、热、电和导电性能 [5,6]，已被证明在电子、电磁屏蔽、作为纳米填料的高级复合材料和能源相关系统等领域具有吸引力。GNP分散液和粉末通常通过自上而下的方法（包括石墨的液相剥离和机械（球磨）剥离）[7,8]生产，在工业上可获得且成本相对较低。在实际应用中，GNP的加工和制造通常通过湿法加工技术以分散状态进行 [9]。然而，作为典型的范德华（vdW）材料，具有高比表面积的石墨及其衍生物GNPs表现出强烈的层间vdW吸引力，这使得石墨的剥离天生困难，同时也促进了GNPs在高浓度分散液中的团聚或重新堆叠 [10-12]。
对于具有各向异性二维结构的GNPs，vdW、静电、耗尽和排除体积相互作用之间的相互作用在高浓度分散液中实现胶体稳定性方面起着至关重要的作用 [13-15]。已知通过氧化反应在GNP边缘引入带电羧酸盐基团可以增强排斥静电和溶剂化相互作用，大大改善GNP在水性介质中的分散性 [8]。还证实了聚合物添加剂可以调节有效的vdW吸引力并产生额外的空间位阻相互作用 [14]。当聚合物引入GNP分散液中时，吸附在GNP表面的聚合物可以有效地抑制vdW吸引力，并在GNPs之间产生空间位阻，从而使排斥静电和空间位阻相互作用占主导地位，超过vdW吸引力，增强了GNP分散液的稳定性 [14]。最近，有报道称，各向异性二维结构固有的排除体积效应通过耦联静电排斥，在稳定高浓度水基少层石墨烯分散液方面起着至关重要的作用 [15]。尽管在稳定GNP分散液的制备和应用方面取得了巨大进步，但仍迫切需要一种简便的方法来生产具有良好分散性和加工性的GNP分散液。

在这项工作中，我们开发了一种力辅助聚合物锚定策略，通过在水性羧甲基纤维素钠（CMC）溶液中简便地湿法球磨GNP粉末或鳞片石墨，制备出具有良好稳定性和加工性的高浓度GNP分散液。有理论认为，施加在CMC链上的剪切力诱导其从随机卷曲转变为更加伸展的构象 [16,17]。在冲击力的协同辅助下，伸展的CMC链紧密锚定在GNP表面，形成稳定的CMC功能化GNP复合材料 [18]。在复合分散液中，吸附在GNP表面的阴离子CMC链形成稳定的静电双电层，在GNPs之间提供强大的排斥静电、空间位阻和溶剂化相互作用。此外，GNPs厚度的增加和各向异性二维结构引发了明显的排除体积效应 [13-15]，通过对抗增强的vdW吸引力，极大地贡献于分散稳定性，从而得到极高浓度的水基GNP分散液（高达170 mg mL?1）。高浓度GNP分散液可以容易地加工成具有优异机械、热和导电性能的柔性薄膜和刚性气凝胶。
2. 材料与方法
2.1. 材料
GNP粉末（5~8 μm，TA-001A，厦门碳巢石墨烯有限公司）、鳞片石墨（1600目，99%，青岛腾盛达炭素机械有限公司）、CMC 33261（羧甲基纤维素钠，DS = 0.7，2 wt.% 1500~3100 mPa s，Acros，比利时）和石蜡（A111996，熔点53~58 °C，北京科诺思特科技有限公司）均为商业购买，未进一步纯化。
2.2. GNP/fGNP分散液的制备
将一定量的GNP粉末和水性CMC溶液以及ZrO2球（8 mm，125 g和2.22 mm，30 g）装入500 mL ZrO2罐中。转速和公转速度分别设置为270和135 rpm，公转半径为18 cm。在室温下球磨10小时后，将样品稀释至~5 mg mL?1，然后进行水浴超声处理10分钟（300 W）。最后，通过离心（160 g，30 min）去除厚片，得到浓度为4~5 mg mL?1的水基GNP分散液。水基fGNP分散液按照上述程序制备，只是以鳞片石墨粉末为原料，球磨时间为16小时。分散液可通过旋转蒸发（60 °C，100 rpm）进一步浓缩至所需浓度。
2.3. 力学表征
在通用力学试验机（Instron 3342，美国）上进行GNP薄膜的单轴拉伸测试，标距为15 mm，加载速率为0.5 mm min?1。所有拉伸测试样品均用单刃剃须刀片切成宽3.0 mm、长30 mm的矩形条。每个样品至少测试15条。压缩测试（每个样品至少5次）在CMT6503电子通用试验机（MTS Systems，中国）上进行，样品尺寸为1 × 1 × 1 cm3，加载速率为5 mm min?1。屈服强度是压缩过程中的第一个峰值应力。压缩模量定义为弹性区域应力-应变曲线的斜率。
2.4. 热性能表征
使用激光闪射仪（LFA 467，Netzsch，德国）测量GNP薄膜（厚度从30到150 μm，直径25.4 mm，每个4点3个样品）的热扩散率。面内热导率（k）通过公式 k = αCρ 计算，其中α、C和ρ分别代表热扩散率、比热容和密度。石蜡嵌入GNP气凝胶（每个3个样品）的热导率通过热常数分析仪（TPS3500，Hot Disk）测量。
3. 结果与讨论
市售GNPs为粉末或颗粒状，很难在水和有机溶剂中分散成高浓度的稳定分散液（图S1）。采用在水性CMC溶液中简便地湿法球磨GNPs（图S2）制备了高浓度CMC功能化GNP分散液（表S1–S3）。此后，使用缩写“GNP-x”来指代CMC功能化GNPs，其中x表示通过热重分析仪（TGA）测量的复合材料中GNPs的质量分数（wt.%）（图S2），并且取决于GNP粉末与CMC的进料质量比。典型地，将含有0.527 g GNP粉末的6.5 g水性CMC（2.7 wt%）溶液装入500 mL ZrO2罐中。在270 rpm下研磨10小时后，经过温和的超声处理和离心，获得了呈黑色（5 mg mL?1）且具有丁达尔效应（0.01 mg mL?1）的水基GNP-71分散液（图1a）。值得注意的是，该分散液（5 mg mL?1）均匀且高度稳定，即使储存30天后也未观察到分层或沉淀（图S3）。通过动态光散射（DLS）测量的粒径在储存1年后保持一致（图1b）。
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图1. GNP-71和fGNP-71的表征。a) 制备的GNP-71分散液照片（左，5 mg mL?1）和稀释GNP-71分散液的丁达尔效应（右，0.01 mg mL?1）。b) 通过DLS测量的浓缩GNP-71分散液（5 mg mL?1）储存1年前后稀释GNP-71分散液（0.01 mg mL?1）的粒径分布。c) GNP-71的典型SEM图像。d) 基于SEM的GNP-71横向尺寸统计分析。e) 弯曲GNP-71的典型HRTEM图像。f) 基于HRTEM的厚度统计分析。g) GNP-71的典型TEM图像和SAED图谱（插图）。h) GNP-71的典型AFM图像和i) 拉曼光谱。j) fGNP-71的典型SEM图像。k) 基于SEM的fGNP-71横向尺寸统计分析。l) 弯曲fGNP-71的HRTEM图像。m) 基于HRTEM的fGNP-71厚度统计分析。n) 通过DLS测量的制备的稀释GNP-71和f-GNP-71分散液（0.01 mg mL?1）的粒径分布。o) fGNP-71的TEM图像和SAED图谱（插图）。p) fGNP-71的典型拉曼光谱。
基于GNPs的扫描电子显微镜（SEM）和高分辨透射电子显微镜（HRTEM）图像的统计分析，GNP-71的平均横向尺寸为2.72 ± 1.24 μm（图1c和d），厚度为9.67 ± 0.91 nm（图1e和f）。在TEM和AFM图像中观察到的折叠结构和皱纹证明了源于相对较薄厚度的GNPs的柔性（图1g和h）。经过球磨处理后，GNPs的固有结构得到了很好的保留，这由相应的拉曼光谱中较小的ID/IG比值（0.069 ± 0.021）所揭示（~1354 cm?1和~1582 cm?1处的峰分别归因于D峰和G峰 [19]，图1i），以及图1g插图所示的典型六重对称选区电子衍射（SAED）图谱。此外，GNP-71表现出一个2D峰（~2722 cm?1），其高度约为G峰的一半，这与体石墨的特征一致（图1i，图S1）[19]。
为了调节GNPs的厚度，使用鳞片石墨（图S4）作为原料，在水性CMC溶液中进行16小时的湿法球磨处理，在此期间，鳞片石墨被剥离成CMC功能化GNPs（命名为fGNP-x），生成了稳定的水基fGNP-71分散液。所得fGNP-71具有更小的横向尺寸（1.97 ± 1.04 μm）（图1j和k）和较大的厚度（18.03 ± 3.97 nm）（图1l和m），这可能是由于更长的球磨时间将鳞片石墨粉碎成更小的片状所致（图1n）。随着厚度的增加，fGNP-71表现出更完整的结构，具有典型的六重对称SAED图谱（图1o）和拉曼光谱中更弱的D峰（图1p）。
聚合物添加剂可以显著增加介质的粘度（图S2），从而缓冲ZrO2球对GNPs的碰撞和垂直冲击，有助于生产具有相对较大横向尺寸的可分散GNPs，与在缺乏足够聚合物添加剂的介质中制备的（~1 μm，图S5）相比。此外，剪切力诱导CMC链从随机螺旋线圈转变为更加伸展的构象 [16,17]，这有利于CMC链在GNP基面上的吸附。如图2a和b所示，复合材料中醚C 1s（285.52 eV）和O 1s（531.81 eV）电子的结合能相对于CMC（286.18 eV和532.56 eV）[20]显示出明显的低移，表明存在源于CMC与GNPs之间强相互作用的电子转移。有理论认为，在湿法球磨过程中冲击力的协同辅助下，具有伸展构象和低空间位阻的CMC疏水链可以通过疏水相互作用轻易地与GNPs相互作用 [18]。CMC疏水链对GNPs的亲和力诱导CMC的羧酸盐部分与GNPs之间的进一步相互作用，如羰基C 1s（287.25 eV）和O 1s（530.19 eV）电子的结合能相对于CMC（287.81 eV和530.91 eV）的明显低移所证明的（图2a和b）。因此，强锚定的CMC极大地促进了剪切力传递以及鳞片石墨和GNPs的剥离/分散 [21]，与广泛使用的超声法和研钵粉碎器（~32%，~36%，图S6）相比，以相对较高的产率（表S1）获得稳定的水基GNP分散液。
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图2.

高稳定性水性GNP-x/fGNP-x分散液的特征表征。a) GNP-71（上）和CMC（下）的C 1s和b) O 1s XPS图谱。c) 浓缩的GNP-71和fGNP-71分散液的黏度随浓度（mg mL?1）的变化。d) 不同浓度下稀释GNP-71分散液在10 s?1和100 s?1剪切速率下的黏度。e) fGNP-71分散液（170 mg mL?1）散射X射线强度（I(q)）随散射矢量的变化。f) GNP-71（红色符号，105 mg mL?1）和fGNP-71（黑色符号，170 mg mL?1）分散液的储能模量（G'）和损耗模量（G''）随频率的变化。

力诱导的CMC功能化赋予GNPs和fGNPs增强的亲水性，GNP-71和fGNP-71的水接触角分别为22.6°和22.8°（图S7），显著低于原生石墨的90°[22]。紧密锚定在基面上的CMC将负电荷集中在纳米片表面，GNP-71的Zeta电位为?41.45 ± 2.30 mV，fGNP-71为?50.64 ± 1.81 mV，证实了这一点。紧密锚定结构被认为是实现优异分散性的关键因素，因为它屏蔽了GNPs的疏水面并削弱了有效的范德华吸引力[13,14]。源自锚定CMC的排斥性静电和空间位阻相互作用开始占据主导地位，超过了范德华吸引力，从而增强了GNP分散液的稳定性。最引人注目的是，GNP-71和fGNP-71分散液均可轻易浓缩至高浓度（分别为105和170 mg mL?1），同时保持良好的流动性，如相对较低的零剪切黏度（<20 Pa·s，图2c）所示。

除了排斥性静电和空间位阻相互作用外，GNPs各向异性二维特征固有的排他体积效应被认为是产生额外排斥性层间相互作用的原因，有利于GNPs在水中的高浓度分散和良好的稳定性[[13], [14], [15]]。如图2d和图S8所示，随着低浓度范围内GNP分散液浓度的增加，黏度上升至4 mg mL?1时达到峰值，然后急剧下降。这一过程与二维GNPs从各向同性流体向向列相的熵驱动转变有关，在此过程中，GNPs取向熵的丧失被自由体积的增加所补偿[[13], [14], [15],23]。因此，熵净增加，自由体积的膨胀导致黏度急剧下降。随着GNP浓度的进一步提高，黏度逐渐增加。值得注意的是，即使浓度高达170 mg mL?1，分散液的零剪切黏度仍相对较低，为16 Pa·s，比先前报道的二维材料高浓度分散液低两个数量级（表S4）[15,23,24]。这一违反直觉的观察结果表明，存在额外的排斥性层间相互作用，补充了已知的焓相互作用（静电排斥和空间位阻排斥），以稳定高浓度GNP分散液。这应该是GNPs二维结构固有的熵排他体积排斥，正如最近报道的[15]，并通过小角X射线散射（SAXS）分析进一步证实。高浓度fGNP-71分散液（170 mg mL?1）的SAXS曲线（I ～ q??）在双对数坐标中呈现出?3.39的斜率（?a）（图2e），表明形成了具有分形维度（ds = 6?a）为2.61的表面分形结构[25]。这些结果表明，在稳定分散液中不存在团聚，且纳米片在向列相中的运动受限于低于但接近3的低分形维度[15,25]。通过平行板方法进一步探究了GNP分散液的动态流变行为。GNP分散液的弹性G'（储能）和黏性G''（损耗）模量在恒定应变振幅0.01下作为频率的函数进行测定（图2f）。值得注意的是，即使浓度高达170 mL?1，分散液仍表现出类液响应，G''略高于G'。熵排他体积排斥会在高浓度下为相邻GNPs提供额外的排斥力，从而防止平行排列的纳米片彼此靠近，实现均匀分散而不发生凝胶化。低黏度的类液行为意味着可通过湿法加工技术（如真空辅助过滤和冻结浇铸）[26,27]方便地制备GNP块体组装体。

独特的结构赋予GNP-x/fGNP-x良好的分散性、长期储存稳定性（图S9）和优异的湿法加工性。研究发现，GNP-x/fGNP-x的冷冻干燥粉末可在温和搅拌条件下（300 rpm，10 min）轻松重新分散在水中，形成与原始分散液具有相似流变性能的高浓度水分散液（图S10）。GNP和fGNP分散液均可通过真空辅助过滤[28]和空间受限蒸发[29]轻松加工成具有灰色金属光泽和层状结构的致密薄膜（图3a和b，图S11），分别命名为f-GNPF-x/f-fGNPF-x和e-GNPF-x/e-fGNPF-x。GNP/fGNP薄膜具有柔韧性和可折叠性（图3a），且碳和氧元素在薄膜基体中均匀分布，如GNP薄膜横截面的能量色散光谱（EDS）映射所示（图3c）。如图3d所示，所有GNPF-x的XRD图谱均显示尖锐的衍射峰，表明形成了高度取向的层状结构[30]。随着CMC含量的增加，衍射峰向小角度方向偏移，表明GNPs之间的层间距增大[30]。综合以上分析，可以合理地得出结论：在湿法球磨过程中，CMC已紧密锚定在GNP表面，并均匀插层进入GNP层间，无相分离现象。GNP薄膜的力学性能取决于组成和湿法加工方法。随着CMC含量增加（19 wt%?29 wt%），无论采用何种加工方法，GNP薄膜都变得更强韧。f-GNPF-81和e-GNPF-81的拉伸强度分别为119 ± 12 MPa和264 ± 21 MPa。而f-GNPF-71和e-GNPF-71更强，拉伸强度分别为152 ± 13 MPa和317 ± 28 MPa。据我们所知，这些值是目前报道的GNP基薄膜中最高的（图3e和f，表S5）[[31], [32], [33], [34], [35], [36], [37], [38], [39], [40], [41], [42], [43], [44], [45], [46], [47]]。

下载：下载高分辨率图片（2MB） 下载：下载全尺寸图片 图3. GNP和fGNP薄膜的特征表征。a) 标示的GNP薄膜照片（上）；弯曲半径为50 μm的e-GNPF-71折叠SEM图像（下）。b) e-GNPF-71层状结构的横截面SEM图像和c) 相应的EDS映射。d) 标示的GNP薄膜XRD图谱。e) 标示的GNP/fGNP薄膜典型应力-应变曲线。f) e-GNPF-x和f-GNPF-x与先前报道值的拉伸强度比较。散点数据取自所注明参考文献。g) 标示的GNPF-x顶表面高度轮廓图像（视场834 μm × 834 μm）。h) 标示的GNPF-x RMS表面粗糙度。i) e-GNPF-71的拉伸强度和热导率与先前报道值的比较。散点数据取自所注明参考文献。j) e-GNPF-x的热导率与所注明参考文献的比较。

已知毛细力（Pc）对二维材料薄膜通过湿法加工方法致密化起着关键作用，可表示为Pc = ?2γcosθ/r[48]，其中γ为溶液的表面张力，θ为二维材料的接触角，r为薄膜基体内空隙的孔径。紧密锚定的CMC赋予GNPs/fGNPs优异的亲水性（图S7），有利于增强毛细力，从而去除薄膜基体内的空隙，获得具有良好力学性能的致密且均匀的GNP/fGNP薄膜。

GNP薄膜的力学性能取决于继承自加工过程的薄膜微结构。光学轮廓仪和SEM分析显示GNP薄膜形貌存在显著差异（图3g，图S11）。通过空间受限蒸发制备的e-GNPF-71比通过真空辅助过滤制备的f-GNPF-71更光滑，表面褶皱更少，薄膜表面RMS粗糙度从f-GNPF-71的1.15 μm降至e-GNPF-71的0.34 μm（图3g和h）[29]。此外，e-GNPF-x比f-GNPF-x具有更有序的结构，如更强的XRD衍射峰所示（图3d）。在所有GNP薄膜中，e-GNPF-71最为致密，表观密度为2.03 g cm?3（图S12），拉伸强度为317 ± 28 MPa，模量为59.8 ± 7.3 GPa，热导率为225 ± 11 W m?1 K?1（图S13）。据我们所知，这些值是目前报道的GNP基薄膜材料中最高的（图3f–i，以及j，表S6和S7）[[31], [32], [33], [34], [35], [36], [37], [38], [39], [40], [41], [43], [44], [45], [46], [47]]。轻质、高力学性能和高热导率的结合使GNP薄膜在柔性热管理材料领域具有潜在应用前景（图S14）。此外，e-GNPF-71表现出46 S cm?1的电导率（图S13）和X波段范围（8.2-12.4 GHz）内34.7 dB（30 μm厚）的屏蔽效能（SE）（图S15）。

高浓度分散液有利于通过空间受限蒸发快速制备GNP薄膜。得益于高浓度GNP分散液的特殊流变行为（类液、低黏度），GNP-71分散液（105 mg mL?1，黏度<3 Pa·s @25°C）可轻松喷涂到基底上，形成GNP-71分散液的薄湿膜。由于不存在皮层且湿膜较薄，湿膜内水分子的扩散和蒸发大大加速，从而实现了1.6 μm min?1的高成膜速率[29,49]。因此，可在95分钟内制备出150 μm厚的e-GNPF-71。即使在如此高的成膜速率下，所得薄膜仍表现出相对致密的结构，堆积密度为1.8 g cm?3，展现出具有竞争力的拉伸强度（212 ± 20 MPa）和热导率（155 ± 9 W m?1 K?1）（图S16）。

低黏度的高浓度GNP/fGNP分散液可方便地通过冻结浇铸加工成GNP/fGNP气凝胶（图S17）[50]。通常，高浓度（95?170 mg mL?1）的水性GNP-71/fGNP-71分散液通过定向冷冻进行预组装。得益于分散液的低黏度，冰晶生长时GNP/fGNP容易被冰晶挤压到边界处[51]，形成具有定向多孔结构和薄GNP/fGNP壁的结构[52]。经冷冻干燥后，冰模板被去除，获得具有长程定向和均一微结构的GNP/fGNP气凝胶，如SEM和EDS所示（图4a–d，图S18，S19）。为明确起见，使用缩写GNPA[c]/fGNPA[c]表示通过冻结浇铸获得的GNP气凝胶，其中c代表前驱体GNP-71/fGNP-71分散液的浓度（mg mL?1）。高质量分数和均匀定向结构赋予气凝胶优异的力学性能。如图4e所示，当沿轴向（冷冻方向）压缩时，GNPA[105]/fGNPA[170]的压缩应力-应变曲线表现出线性弹性区域、应力平台区域和与致密化过程相关的急剧上升区域[53]。fGNPA[170]表现出最佳力学性能，屈服强度为2.32 ± 0.39 MPa，模量为17.1 ± 1.1 MPa（图4e，图S20），具有高质量比强度（12.09 MPa cm3 g?1）和高比模量（88.97 MPa cm3 g?1）。这些值是已报道值中最高的（图4f和g，表S8和S9）[24,[54], [55], [56], [57], [58], [59], [60], [61], [62], [63], [64], [65], [66], [67], [68], [69], [70]]。施加更大的压缩应力后，气凝胶壁内定向GNPs之间发生相对滑动，防止了灾难性失效并诱导了长应力平台区域。高强度、高模量和长应力平台区域赋予fGNPA[170]最高的能量吸收能力1.69 MJ m?3和高能量吸收效率61.5%（定义见图S21）。GNPs固有的高电导率和热导率使气凝胶在电磁干扰屏蔽和热管理材料方面表现良好。例如，GNPA[105]（5 mm厚）在X波段范围（8.2-12.4 GHz）内径向方向具有99.68 dB的高屏蔽效能，石蜡嵌合的GNPA[105]在轴向方向的热导率为9.73 W m?1 K?1，显示出作为热界面材料的潜力（图S22，表S10）。

下载：下载高分辨率图片（1MB） 下载：下载全尺寸图片 图4. GNP-71/fGNP-71气凝胶的特征表征。a、b) fGNPA[170]的侧面和c) 顶面SEM图像，以及d) 相应的EDS映射。e) GNPA[105]和fGNPA[170]在轴向方向的压缩应力-应变曲线。

插图：各向异性气凝胶的示意图。f) GNPA[c]/fGNPA[c]的屈服强度和压缩模量与先前报道的二维材料基气凝胶的对比。红色星号代表本工作制备的样品。g) GNPA[c]/fGNPA[c]的比强度和比模量与先前报道的二维材料基气凝胶的对比。红色星号代表本工作制备的样品。

4. 结论

总之，我们开发了一种简便的力辅助策略，用于制备具有高浓度和良好的溶液加工性能的水基GNP分散液。在湿法球磨过程中，施加于CMC链上的剪切力促使CMC从随机螺旋线圈转变为伸展度更高、空间位阻更小的构象。在冲击力的协同辅助下，伸展的CMC链通过疏水相互作用与GNP表面发生作用。CMC疏水链对GNP的亲和力进一步诱导CMC的羧酸盐基团与GNP相互作用，形成CMC紧密锚定在GNP表面的稳定复合物。紧密锚定的CMC产生的静电排斥和空间位阻相互作用开始主导GNP之间的范德华吸引力，从而增强了GNP分散液的稳定性。随着浓度的增加，GNP相对较大的刚性和各向异性的二维结构产生了显著的熵排斥体积效应，补充了已知的焓排斥相互作用，从而稳定了高浓度（高达170 mg mL?1）的GNP分散液。具有高流动性的浓GNP分散液可以被容易地加工成柔性薄膜和刚性气凝胶。通过空间受限蒸发制备的GNP（71 wt%）薄膜具有致密堆积结构（2.03 g cm?3）、高拉伸强度（317 ± 28 MPa）、高面内热导率（225 ± 11 W m?1 K?1）以及在X波段（8.2-12.4 GHz）范围内34.7 dB的屏蔽效能（30 μm厚度）。通过冷冻浇铸制备的气凝胶（0.192 g cm?3）表现出2.32 ± 0.39 MPa的屈服强度和17.1 ± 1.1 MPa的模量，具有高的质量比强度（12.09 MPa cm3 g?1）和高比模量（88.97 MPa cm3 g?1）。

CRediT作者贡献声明

周怡晴：撰写 – 初稿、可视化、验证、方法论、调查研究、形式分析、数据管理。冯佼佼：方法论、调查研究。熊浩然：调查研究、数据管理。朱寒溪：验证、软件。李春：撰写 – 审阅与编辑、指导、资源、资金获取、概念构思。

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