石墨烯的應(yīng)用——散熱

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1、石墨烯的應(yīng)用1.石墨散熱片1.1石墨散熱片概述導(dǎo)熱石墨片（TCGS-S）也稱石墨散熱片，是一種全新的導(dǎo)熱散熱材料，具有獨(dú)特的晶粒取向，沿兩個(gè)方向均勻?qū)幔矫鎯?nèi)具有150-1500W/m-K范圍內(nèi)的超高導(dǎo)熱性能，片層狀結(jié)構(gòu)可很好地適應(yīng)任何表面，屏蔽熱源與組件的同時(shí)改進(jìn)消費(fèi)類電子產(chǎn)品的性能。其分子結(jié)構(gòu)示意圖如下：石墨散熱片（TCGS-S：ThermalFlexibleGraphitesheet)的化學(xué)成分主要是單一的碳(C)元素，是一種自然元素礦物。薄膜高分子化合物可以通過化學(xué)方法高溫高壓下得到（TCGS-S）石

2、墨化薄膜，因?yàn)樘荚厥欠墙饘僭?，但卻有金屬材料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，還具有象有機(jī)塑料一樣的可塑性，并且還有特殊的熱性能，化學(xué)穩(wěn)定性，潤滑和能涂敷在固體表面的等一些良好的工藝性能，因此，在電子、通信、照明、航空及國防軍工等許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。1.2.石墨散熱片的散熱原理：典型的熱學(xué)管理系統(tǒng)是由外部冷卻裝置，散熱器和熱力截面組成。而散熱片的重要功能是創(chuàng)造出最大的有效表面積，在這個(gè)表面上熱力被轉(zhuǎn)移并有外界冷卻媒介帶走。石墨散熱片就是通過將熱量均勻的分布在二維平面從而有效的將熱量轉(zhuǎn)移，保證組件在所承受的溫度下工作

3、。圖1TCGS-S石墨散熱片熱擴(kuò)散示意圖1.3.石墨散熱片的應(yīng)用：石墨散熱片通過在減輕器件重量的情況下提供更優(yōu)異的導(dǎo)熱散熱性能，能有效的解決電子設(shè)備的熱設(shè)計(jì)難題，廣泛的應(yīng)用于PDP、LCDTV、NotebookPC、UMPC、FlatPanelDisplay、MPU、Projector、PowerSupply、LED等電子產(chǎn)品。目前石墨散熱片已大量應(yīng)用于通訊工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備、SONY/DELL/Samsung筆記本、中興小米等手機(jī)、SamsungPDP、PC內(nèi)存條，LED基板等散熱等。中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)

4、盟報(bào)道：石墨烯在散熱領(lǐng)域的應(yīng)用石墨烯具有極高的熱導(dǎo)率和熱輻射系數(shù)，單層石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)5300W/mK，不僅優(yōu)于碳納米管，更是遠(yuǎn)高于金屬中導(dǎo)熱系數(shù)最高的銀、銅、金、鋁等，因此石墨烯作為輔助散熱的導(dǎo)熱塑料或者膜片具有巨大的應(yīng)用前景。石墨烯導(dǎo)熱塑料的開發(fā)，可以為各種散熱需求提供性能更加優(yōu)異的新型的散熱產(chǎn)品，例如各種電子設(shè)備（如LED燈）的外殼散熱，目前國外已經(jīng)有廠家開發(fā)出了成型的導(dǎo)熱塑料并進(jìn)入市場。?????????一直以來，大功率LED燈的散熱外殼基本全部為鋁，目前國內(nèi)外在積極探索采用導(dǎo)熱塑料代替。飛利浦MA

5、STERLEDMR16新式燈具作為全球首例大功率LED應(yīng)用，其鋁制外殼已經(jīng)被帝斯曼公司開發(fā)出的StanylTC導(dǎo)熱塑料所取代，其效果不僅達(dá)到了同等級的散熱目的，而且整個(gè)燈具更輕，耐腐蝕。而石墨烯導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱率可從普通塑料的0.2W/mK提高至5-15W/mK，且抗腐蝕，已有BlueStone等公司開發(fā)出采用石墨烯導(dǎo)熱塑料的大功率LED產(chǎn)品，并顯示了優(yōu)異的散熱性能。另一方面，石墨烯制成的散熱膜散熱性能會(huì)大大優(yōu)于石墨片，實(shí)測的熱導(dǎo)率可達(dá)到1000W/mK以上，同時(shí)膜片具有良好的柔韌性易于加工。而散熱薄膜是計(jì)算機(jī)、

6、手機(jī)制造中的關(guān)鍵材料，比如蘋果手機(jī)目前用的散熱膜是用石墨片制成的，因此高性能的石墨烯散熱薄膜是如智能手機(jī)、平板電腦等高性能、超薄電子產(chǎn)品的理想散熱材料。石墨烯導(dǎo)熱研究取得進(jìn)展中科院山西煤化所在石墨烯柔性散熱體領(lǐng)域今年已取得兩項(xiàng)重大進(jìn)展。日前，該所系統(tǒng)研究了氧化石墨烯薄膜在炭化過程中的導(dǎo)熱性能演變機(jī)制，并獲得高性能熱還原氧化石墨烯薄膜。此前他們還與清華大學(xué)和中科院金屬研究所相關(guān)團(tuán)隊(duì)成功研制出高導(dǎo)熱石墨烯/碳纖維柔性復(fù)合薄膜。將納米石墨烯宏觀組裝形成薄膜材料，同時(shí)保持其納米效應(yīng)是石墨烯規(guī)?；瘧?yīng)用的重要途徑。山西煤化

7、所與相關(guān)單位通過自組裝技術(shù)，構(gòu)建結(jié)構(gòu)/功能一體化的碳/碳復(fù)合薄膜。這種全碳薄膜具有類似于鋼筋混凝土的多級結(jié)構(gòu)，其厚度在10~200μm之間可控，室溫面向熱導(dǎo)率高達(dá)977W/m·K，拉伸強(qiáng)度超過15MPa。這項(xiàng)研究解決了石墨烯導(dǎo)熱應(yīng)用的難題，是石墨烯領(lǐng)域的一項(xiàng)突破。以氧化石墨烯為前驅(qū)體很容易獲得薄膜材料，但這種材料需通過熱處理才能恢復(fù)其導(dǎo)熱/導(dǎo)電性能。山西煤化所的研究結(jié)果表明，1000℃是薄膜性能轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵點(diǎn)，薄膜的性能在該點(diǎn)發(fā)生質(zhì)變。這一發(fā)現(xiàn)不僅解決了石墨烯熱化學(xué)轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)科學(xué)問題，也為石墨烯導(dǎo)熱薄膜的規(guī)?；?/p>

8、備提供了依據(jù)。石墨烯基薄膜可作為柔性面向散熱體材料，滿足LED照明、計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星電路、激光武器、手持終端設(shè)備等高功率、高集成度系統(tǒng)的散熱需求。這些研究成果為結(jié)構(gòu)/功能一體化的碳/碳復(fù)合材料的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)全新視角。急速降溫手機(jī)中的石墨散熱技術(shù)手機(jī)在頻繁的使用或玩游戲的情況下，手機(jī)的內(nèi)部發(fā)熱會(huì)變得非常嚴(yán)重，尤其是芯片、電池等。發(fā)熱太高一方面會(huì)導(dǎo)致握起來手感不適，另一方面手機(jī)的性能也可能會(huì)