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非对称结构石墨烯材料:热导率超1000 W m-1 K-1,红外发射率达0.99

 材料内参

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中国科学院山西煤炭化学研究所牛若涵为第一作者,贾辉、陈成猛为通讯作者的研究聚焦航天器热管理。

因外太空高真空环境只能热辐射传热,开发兼具高热辐射性能和高热导率的柔性均热材料成航天器热管理迫切需求。石墨烯膜因轻质、柔韧、结构稳定、热导率高被视为电子器件散热理想材料,其有序结构热导率可达1300 W m-1 K-1左右,但发射率仅0.4~0.5,高热导率与高发射率对结构要求矛盾,保持高热导率同时提高发射率是挑战。

该所最新进展提出非对称结构石墨烯材料,长程有序和玫瑰花状结构分别用于高导热和热辐射。导热层石墨烯薄膜经3000℃高温处理,高石墨化度、密度增加利于声子有序传递,保证高热导率;热辐射层1000°C处理后的玫瑰花状结构可有效捕获红外使其多次反射吸收。

该石墨烯复合材料在2.5~18 µm波长范围展现超1000 W m-1 K-1热导率和0.99类黑体红外发射率,为石墨烯膜热管理提供形貌设计策略。成果以“Asymmetric structure endows thermal radiation and heat conduction of graphene film for enhancing dual-mode heat dissipation”发表于“Journal of Materiala Chemistry A” 。 

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