中国粉体网讯 三维石墨烯结构作为新兴的碳材料，不仅可以作为超级电容器、电池、太阳能电池、燃料电池等的电极材料，而且在电化学传感器、柔性电子产品、催化剂载体、吸附剂等方面也具有应用潜力。
Li等人采用模板定向热退火法制备石墨烯泡沫，其石墨烯薄片层层数较多，一般石墨烯层数超过10层便称为石墨，故将他们所制备的三维石墨烯结构称为三维石墨泡沫。Pettes等人通过CVD法在网状泡沫镍上合成独立石墨烯基泡沫和超薄石墨。Ji等人同样经CVD法制备出独立的、轻质的、高导电的超薄石墨泡沫，装载磷酸铁锂，作为锂离子电池的阴极。近年来，为获得其较高导热率，利用模板法制备的石墨泡沫得到了积极的研究。
Wu等人采用聚氨酯和沥青基石墨泡沫相结合，制备了一种新型固固相变复合砖，碳质载体可用于大批量生产，不仅大大提高了导热率，而且还提高了有机相变材料的电热转化效率。三维石墨烯是由单层或多层石墨烯堆叠而成的结构，其中每层石墨烯都呈现出二维的蜂窝状结构。而三维石墨则是由多层石墨烯通过范德华力相互作用形成的三维结构。
传统的三维石墨泡沫通常采用发泡法制备，Duan等人以天然薄片石墨粉为主要原料，蔗糖为发泡剂或粘结剂，氯化钠为模板，获得孔隙结构可控的石墨泡沫，首次提出了采用发泡法和模板法制备石墨泡沫的结合模型，这项工作为石墨泡沫提供了一种制备简单，低成本可回收原材料的处理方法。以聚合物、煤焦油沥青和石油沥青为基础材料制备的聚合物基石墨泡沫虽然成本高，但也非常适合于控制高抗压强度和孔隙度。通过热处理去除聚合物模板，形成石墨泡沫的孔，当使用具有均匀间隔的聚合物作为模板时，气泡结构可以制造成均匀的气泡直径。此外，石墨泡沫的气泡直径可以根据聚合物模板的壁厚度来调节。
传统方法制备的石墨泡沫存在各向异性传热与孔径单一等问题，限制了其在稳态与非稳态传热场景下的应用。为此，郭星等提出通过模板诱导策略对石墨泡沫进行多维度与多尺度的孔结构精准调控，以定向构筑三维多孔网络，从而提升其在复杂工况下的热管理性能，推动新一代尖端装备发展。
2026年3月11日，中国粉体网将在河南郑州举办“2026全国高纯石墨产业链发展大会暨高端石墨制品产业交流会”。届时，中国科学院山西煤炭化学研究所特别研究助理郭星将带来题为《模板诱导高导热石墨泡沫的定向构筑及其传热性能研究》的报告，分享相关研发成果与技术见解。
来源：
毛博.三维石墨泡沫制备及其电热和光热性能研究
（中国粉体网编辑整理/初末）
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