中科院石墨烯导热研究取得新进展

【摘要】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。

    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。