ABSTRACT Preparation of three-dimensional (3D) networks has received significant attention as an effective approach for applications involving transport phenomena, such as thermal management materials, and several nanomaterials have been examined as potential building blocks of 3D networks for the improvement of heat conduction in polymer nanocomposites. For that purpose, nanocarbons such as graphene and graphite nanoplatelets have been spotlighted as suitable filler materials because of their excellent thermal conductivities (ca. 102–103 W·(m·K)−1 along their lateral axes) and morphological merits. However, the implications of morphological features such as the lateral length and thickness of graphene or graphene-like materials have not yet been identified. In this study, a controlled dissociation of bulk graphite to graphite nanosheets (GNSs) using a low-cost, ecofriendly bead mill process was extensively examined and, when configured in a 3D framework architecture formation, the size-controlled GNSs demonstrated that the thermal conductivities of a 3D interconnected framework of GNSs and the corresponding polymer nanocomposite were intimately correlated with the size of the GNSs, thus demonstrating the successful preparation of an efficient thermal management material without highly sophisticated efforts. The capability of controlling the lateral size and thickness of the GNSs as well as the use of a 3D interconnected framework architecture should greatly assist the commercialization of high-quality graphene-based thermal management materials in a scalable production process.

中文翻译：

---

尺寸控制的石墨纳米片作为纳米碳导热三维框架结构的构建块的意义

摘要 三维 (3D) 网络的制备作为涉及传输现象的应用的有效方法受到了极大的关注，例如热管理材料，并且已经研究了几种纳米材料作为 3D 网络的潜在构建块，以改善热传导。聚合物纳米复合材料。为此，石墨烯和石墨纳米片等纳米碳因其优异的热导率（沿其横向轴约为 102-103 W·(m·K)-1）和形态学优点而成为合适的填充材料。然而，石墨烯或石墨烯类材料的横向长度和厚度等形态特征的含义尚未确定。在这项研究中，使用低成本、环保的珠磨工艺将块状石墨受控解离为石墨纳米片 (GNS) 的过程得到了广泛的研究，并且当以 3D 框架结构形式配置时，尺寸受控的 GNS 证明了 3D 互连的热导率GNSs 的框架和相应的聚合物纳米复合材料与 GNSs 的尺寸密切相关，因此证明无需高度复杂的努力即可成功制备有效的热管理材料。控制 GNS 的横向尺寸和厚度的能力以及 3D 互连框架架构的使用应极大地有助于在可扩展的生产过程中将高质量的基于石墨烯的热管理材料商业化。对生态友好的珠磨机工艺进行了广泛的研究，当以 3D 框架结构形式配置时，尺寸受控的 GNS 表明 GNS 的 3D 互连框架和相应的聚合物纳米复合材料的热导率与 GNS 的尺寸密切相关，从而证明无需高度复杂的努力即可成功制备有效的热管理材料。控制 GNS 的横向尺寸和厚度的能力以及 3D 互连框架架构的使用应该极大地有助于在可扩展的生产过程中将高质量的基于石墨烯的热管理材料商业化。对生态友好的珠磨机工艺进行了广泛的研究，当以 3D 框架结构形式配置时，尺寸受控的 GNS 表明 GNS 的 3D 互连框架和相应的聚合物纳米复合材料的热导率与 GNS 的尺寸密切相关，从而证明无需高度复杂的努力即可成功制备有效的热管理材料。控制 GNS 的横向尺寸和厚度的能力以及 3D 互连框架架构的使用应该极大地有助于在可扩展的生产过程中将高质量的基于石墨烯的热管理材料商业化。尺寸受控的 GNS 表明，GNS 的 3D 互连框架和相应的聚合物纳米复合材料的热导率与 GNS 的尺寸密切相关，从而证明无需高度复杂的努力即可成功制备有效的热管理材料。控制 GNS 的横向尺寸和厚度的能力以及 3D 互连框架架构的使用应该极大地有助于在可扩展的生产过程中将高质量的基于石墨烯的热管理材料商业化。尺寸受控的 GNS 表明，GNS 的 3D 互连框架和相应的聚合物纳米复合材料的热导率与 GNS 的尺寸密切相关，从而证明无需高度复杂的努力即可成功制备有效的热管理材料。控制 GNS 的横向尺寸和厚度的能力以及 3D 互连框架架构的使用应该极大地有助于在可扩展的生产过程中将高质量的基于石墨烯的热管理材料商业化。从而证明无需高度复杂的努力即可成功制备有效的热管理材料。控制 GNS 的横向尺寸和厚度的能力以及 3D 互连框架架构的使用应该极大地有助于在可扩展的生产过程中将高质量的基于石墨烯的热管理材料商业化。从而证明无需高度复杂的努力即可成功制备有效的热管理材料。控制 GNS 的横向尺寸和厚度的能力以及 3D 互连框架架构的使用应该极大地有助于在可扩展的生产过程中将高质量的基于石墨烯的热管理材料商业化。