功能化石墨烯薄膜的制备与导热性能研究.pdf

《功能化石墨烯薄膜的制备与导热性能研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文功能化石墨烯薄膜的制备与导热性能研究PREPARATIONANDTHERMALCONDUCTIVITYOFFUNCTIONALIZEDGRAPHENEFILMS谭祾月哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TB34学校代码：10213国际图书分类号：620密级：公开工程硕士学位论文功能化石墨烯薄膜的制备与导热性能研究硕士研究生：谭祾月导师：欧阳家虎教授申请学位：工程硕士学科：材料学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB34U.D.C:620Dissertationforthe

2、MasterDegreeinEngineeringPREPARATIONANDTHERMALCONDUCTIVITYOFFUNCTIONALIZEDGRAPHENEFILMSCandidate：TanlingyueSupervisor：Prof.OuyangJiahuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsScienceAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Co

3、nferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着科技和电子信息技术向高度集成化的发展，功耗与散热也日益成为不容回避的问题。石墨烯具有非常好的热传导性能，无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/(m·K)，是目前为止导热系数最高的碳材料。本论文采用方法简单、成本低廉的氧化还原旋涂方法制备功能化石墨烯薄膜，探究石墨烯薄膜的晶粒尺寸、功能化方式等因素对薄膜的散热性能的影响，最终获得具有较高的热导系数的功能化石墨烯散热薄膜，并将其应用于微电子设备。采用不同尺寸的天然鳞片石墨粉作为原料氧化

4、还原后制备了稳定的石墨烯浆料，并用真空抽滤法制备石墨烯薄膜。针对石墨烯薄膜散热性能优化了制备石墨烯薄膜的工艺参数。真空过滤组装的石墨烯薄膜允许形成的高度对齐的纳米结构，这种结构有利于石墨烯基膜的相对高的平面内热导率。天然鳞片石墨原料晶粒尺寸越大，制备的石墨烯薄膜热扩散系数及热导率越高。原因是晶粒尺寸越大，片层之间的接触以及缺陷就会散射声子，增加散热性能。对氧化石墨烯进行功能化处理，采用功能试剂能与氧化石墨烯水解反应，从而引入硅烷醇基团。采用旋涂法制备功能化石墨烯薄膜并对其组织结构热物理性能进行表征，研究了制备工艺以及催化剂对功能化氧化石墨烯的影响，发现了适量的催化剂的

5、添加对功能化有一定的促进作用。探究了功能化薄膜的制备工艺旋涂速度、旋涂量、热处理等对功能化石墨烯薄膜的影响，石墨功能化石墨烯薄膜的最佳制备制备工艺为旋涂速度2000rpm，功能试剂旋涂量20μL，热处理温度为50oC。对功能化石墨烯薄膜和石墨烯薄膜进行了微观结构和导热性能的对比表征分析，功能化石墨烯薄膜具有比石墨烯薄膜更加曲翘的层状结构，FT-IR、RAMAN、XPS分析证实了功能化基团的引入。散热性能表征结果表明，相对于石墨烯薄膜，功能化石墨烯的具有更好的导热性能，纵向热扩散系数和热导率分别为1275.07W/(m·K)和2.48W/(m·K)。通过硅烷官能化的石墨

6、烯薄膜热导率增加，主要是由于石墨烯基的强化学键合增强了界面热传递并限制了横截面声子散射。最后对功能化石墨烯薄膜在硅片模拟器件上的散热效果进行了测试，表明功能化石墨烯薄膜在电子器件散热领域具有应用前景。关键词：石墨烯；功能化；热导率；旋涂法–I–哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentoftechnologyandelectronicinformationtechnologytoahighdegreeofintegration,powerconsumptionandheatdissipationhavebecomeaninevi

7、tableproblem.Graphenehasverygoodthermalconductivity,andthethermalconductivityofundefectivesingle-layergrapheneisupto5300W/(m·K),whichisthecarbonmaterialwiththehighestthermalconductivitysofar.ThispaperadoptsthemethodissimpleandlowcostofREDOXspincoatingmethodforpreparationoffunct