低填充量的高导热率聚合物复合材料因其广泛的应用前景而备受关注。三维(3D)互连网络的结构可以有效提高聚合物复合材料的导热系数。本文提出了一种简便且可扩展的方法，即，使用低成本的商用聚氨酯海泡沫(PU)制备石墨烯泡沫塑料(GF)涂料在线coatingol.com。然后通过将环氧树脂浸渍到GF结构中来制备高导热复合材料。在6.8 wt%的低石墨烯负载量下，获得了8.04 W m-1 K-1的超高导热率，与纯环氧树脂相比，导热率提高了约4473%。该策略为构建高性能复合材料的3D填充网络结构提供了一种简便、低成本和可扩展的方法，在先进电子封装上具有广阔的应用前景。

Fig. 1 GF/环氧树脂复合材料的制备工艺。

Fig. 2 (a) PVP功能化石墨烯粉末与PVP的化学结构。(b) GNPs的SEM图。(c) PU泡沫，GNP涂层泡沫和石墨烯泡沫在空气中HF加热(上图和(d))和在Ar中缓慢加热(下图)的照片。在HF加热处理前后的GNP的(e)拉曼光谱和(f) FTIR光谱。

Fig. 3 (a) PU泡沫、(b) GNP涂层泡沫、(c) GF、(d) GF/环氧复合材料的低倍SEM图；(e) PU泡沫、(f) GNP涂层泡沫、(g) GF、(h) GF/环氧复合材料的高倍SEM图；(i)纯环氧树脂与GF/环氧复合材料的TGA曲线。

Fig. 4 (a) GF/环氧复合材料的导热系数(TC)和热扩散系数(TD)。(b)不同加载量的GF/环氧复合材料的热扩散系数随温度的变化关系。(c) GF/环氧复合材料和纯环氧材料在多次加热和冷却循环后的导热系数。(d)纯环氧、GNP/环氧复合材料、GF/环氧复合材料的导热系数和TCE。(e) GNP/环氧树脂与GF/环氧树脂复合材料的热传导模型。(f) GF/环氧复合材料与其他石墨烯-环氧复合材料导热系数的比较。

Fig. 5在纯环氧树脂、GNP/环氧树脂复合材料和GF/环氧树脂复合材料表层中心处测量的(a)热输运演化和(b)实验确定的温度-时间曲线。(c) GF/环氧复合材料的温度-时间曲线与计算仿真曲线的比较。

相关研究成果于2019年由中国科学院宁波材料技术与工程研究所Jinhong Yu课题组，发表在Nanoscale (DOI: 10.1039/c9nr03968f )上。原文：Graphene foam-embedded epoxy composites with significant thermal conductivity enhancement 。