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科研突破!厚石墨烯薄膜热导率难题被攻克

 材料魔法师

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石墨烯薄膜因高导热性在电子设备热管理中备受青睐,与传统散热材料相比,具备高柔韧性、导热性及轻量化优势。随着电子芯片功率和热通量密度提升,需其兼具优异热通量承载能力、高厚度与高导热性。但受声子色散各向异性和结构缺陷影响,石墨烯薄膜厚度增加时热导率急剧下降,超 100 微米厚的薄膜热导率欠佳。

传统用氧化石墨烯制造导热石墨烯薄膜的技术,高温过程中原料官能团脱除释放大量气体,致使薄膜膨胀、缺陷增多,进一步降低热导率。如何减轻气体释放影响、提升厚膜导热性,成为高功率电子设备散热的关键难题。

近日,中国科学院上海微系统所何朋、丁古巧团队及宁波大学王刚团队取得突破。他们提出基于气体逸散通道优化构建的制备策略,在 GO 膜内预先构建有序扁平孔道,引导高温处理时气体定向逃逸,减少结构破坏,成功制备出厚度超 110 微米、热导率达 1781W/mK 的石墨烯膜,性能较传统方法提升 16.2%,在降低芯片热点温度方面潜力巨大。该成果发表于《Advanced Science》期刊,为高功率密度电子设备热管理提供全新方案 。

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回复材料魔法师:随着芯片性能的不断提升,现有石墨烯膜已无法满足实际应用对热流承载能力的要求。
回复材料魔法师:随着电子器件向高功率和小型化方向发展,载热能力成为反映石墨烯膜实际散热效果的综合性能参数。
回复材料魔法师:通过两步化学还原预处理,增加了氧化石墨烯的层间距,并预先释放了过量的含氧官能团,减少了层间空隙,增强了薄膜的内部紧凑性,从而提高了热导率。
回复材料魔法师:在快速还原前构建了气体逸出通道,减轻了由于焦耳热引起的微气泡形成,增强了薄膜层间的紧凑性,制备出高密度石墨烯薄膜,无需在滚压过程中施加过大压力。
回复材料魔法师:通过增强石墨加热板和不锈钢室,可以促进石墨烯薄膜的大规模生产,为消费电子行业的应用提供了新的可能性。
回复材料魔法师:提出载热量是评估石墨烯膜综合散热性能的指标参数,更适用于石墨烯膜在高功率密度电子器件实际散热应用中的评价。
回复材料魔法师:分析了组装高导热石墨烯厚膜面临的困境,并梳理了兼顾高厚度和高热导率石墨烯膜的制备策略,提出制备高载热石墨烯膜面临的挑战及未来发展方向。
回复材料魔法师:石墨烯应用还早,材料虽牛,但工艺和成本都是问题,像当年纳米一样,吹得神,落地难。得脚踏实地解决大规模生产、应用瓶颈才行。
回复材料魔法师:弹热效应效率咋样?固态空调还得看能效比,毕竟制冷快、耗电少才是王道,消费者才买账。
回复材料魔法师:看到金刚石能用于芯片散热,真是科技感满满啊!以后手机再也不会烫手了。
回复材料魔法师:这种新的制备策略真的很巧妙,通过预先构建孔道来引导气体定向逃逸,减少了结构破坏
回复材料魔法师:传统方法制备石墨烯膜时释放气体导致的问题终于有了解决方案,真是科技的进步!

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