石墨烯的应用——散热

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1、石墨烯的应用1.石墨散热片1.1石墨散热片概述导热石墨片（TCGS-S）也称石墨散热片，是一种全新的导热散热材料，具有独特的晶粒取向，沿两个方向均匀导热，平面内具有150-1500W/m-K范围内的超高导热性能，片层状结构可很好地适应任何表面，屏蔽热源与组件的同时改进消费类电子产品的性能。其分子结构示意图如下：石墨散热片（TCGS-S：ThermalFlexibleGraphitesheet)的化学成分主要是单一的碳(C)元素，是一种自然元素矿物。薄膜高分子化合物可以通过化学方法高温高压下得到（TCGS-S）石

2、墨化薄膜，因为碳元素是非金属元素，但却有金属材料的导电、导热性能，还具有象有机塑料一样的可塑性，并且还有特殊的热性能，化学稳定性，润滑和能涂敷在固体表面的等一些良好的工艺性能，因此，在电子、通信、照明、航空及国防军工等许多领域都得到了广泛的应用。1.2.石墨散热片的散热原理：典型的热学管理系统是由外部冷却装置，散热器和热力截面组成。而散热片的重要功能是创造出最大的有效表面积，在这个表面上热力被转移并有外界冷却媒介带走。石墨散热片就是通过将热量均匀的分布在二维平面从而有效的将热量转移，保证组件在所承受的温度下工作

3、。图1TCGS-S石墨散热片热扩散示意图1.3.石墨散热片的应用：石墨散热片通过在减轻器件重量的情况下提供更优异的导热散热性能，能有效的解决电子设备的热设计难题，广泛的应用于PDP、LCDTV、NotebookPC、UMPC、FlatPanelDisplay、MPU、Projector、PowerSupply、LED等电子产品。目前石墨散热片已大量应用于通讯工业、医疗设备、SONY/DELL/Samsung笔记本、中兴小米等手机、SamsungPDP、PC内存条，LED基板等散热等。中国石墨烯产业技术创新战略联

4、盟报道：石墨烯在散热领域的应用石墨烯具有极高的热导率和热辐射系数，单层石墨烯的导热系数可达5300W/mK，不仅优于碳纳米管，更是远高于金属中导热系数最高的银、铜、金、铝等，因此石墨烯作为辅助散热的导热塑料或者膜片具有巨大的应用前景。石墨烯导热塑料的开发，可以为各种散热需求提供性能更加优异的新型的散热产品，例如各种电子设备（如LED灯）的外壳散热，目前国外已经有厂家开发出了成型的导热塑料并进入市场。         一直以来，大功率LED灯的散热外壳基本全部为铝，目前国内外在积极探索采用导热塑料代替。飞利浦MA

5、STERLEDMR16新式灯具作为全球首例大功率LED应用，其铝制外壳已经被帝斯曼公司开发出的StanylTC导热塑料所取代，其效果不仅达到了同等级的散热目的，而且整个灯具更轻，耐腐蚀。而石墨烯导热塑料的导热率可从普通塑料的0.2W/mK提高至5-15W/mK，且抗腐蚀，已有BlueStone等公司开发出采用石墨烯导热塑料的大功率LED产品，并显示了优异的散热性能。另一方面，石墨烯制成的散热膜散热性能会大大优于石墨片，实测的热导率可达到1000W/mK以上，同时膜片具有良好的柔韧性易于加工。而散热薄膜是计算机、

6、手机制造中的关键材料，比如苹果手机目前用的散热膜是用石墨片制成的，因此高性能的石墨烯散热薄膜是如智能手机、平板电脑等高性能、超薄电子产品的理想散热材料。石墨烯导热研究取得进展中科院山西煤化所在石墨烯柔性散热体领域今年已取得两项重大进展。日前，该所系统研究了氧化石墨烯薄膜在炭化过程中的导热性能演变机制，并获得高性能热还原氧化石墨烯薄膜。此前他们还与清华大学和中科院金属研究所相关团队成功研制出高导热石墨烯/碳纤维柔性复合薄膜。将纳米石墨烯宏观组装形成薄膜材料，同时保持其纳米效应是石墨烯规模化应用的重要途径。山西煤化

7、所与相关单位通过自组装技术，构建结构/功能一体化的碳/碳复合薄膜。这种全碳薄膜具有类似于钢筋混凝土的多级结构，其厚度在10~200μm之间可控，室温面向热导率高达977W/m·K，拉伸强度超过15MPa。这项研究解决了石墨烯导热应用的难题，是石墨烯领域的一项突破。以氧化石墨烯为前驱体很容易获得薄膜材料，但这种材料需通过热处理才能恢复其导热/导电性能。山西煤化所的研究结果表明，1000℃是薄膜性能转变的关键点，薄膜的性能在该点发生质变。这一发现不仅解决了石墨烯热化学转变的基础科学问题，也为石墨烯导热薄膜的规模化制

8、备提供了依据。石墨烯基薄膜可作为柔性面向散热体材料，满足LED照明、计算机、卫星电路、激光武器、手持终端设备等高功率、高集成度系统的散热需求。这些研究成果为结构/功能一体化的碳/碳复合材料的设计提供了一个全新视角。急速降温手机中的石墨散热技术手机在频繁的使用或玩游戏的情况下，手机的内部发热会变得非常严重，尤其是芯片、电池等。发热太高一方面会导致握起来手感不适，另一方面手机的性能也可能会