隨著人們對便攜式電子設備日益增長的集成需求和更好性能需要,預計系統工作溫度將繼續升高,最終導致功能性能和可靠性退化。因此,發展有效散熱和降低熱密度的熱管理材料是十分必要的。目前存在的熱解石墨薄膜(PGF)是不理想的,由于其低的熱通量承載能力或低的熱導率,以及較差的機械性能。這項工作通過用超厚(≥75µm)石墨烯薄膜(GF)代替PGF,其熱通量承載能力提高了三倍,于是解決了這一難題。大結晶度和牢固結構的共軛賦予了GF優異的導熱性能(高達1204±35 W m-1 K-1),良好的熱通量承載能力和良好的可折疊性(5000次循環折疊)。除此之外,這種GF的制備是基于經濟有效的準工業方法,聯合連續高壓的均化工藝(HPH),在熱管理應用方面顯示出巨大的潛力。
Figure1. a)原始GTO薄片的SEM圖,b)通過HPH制備sGO懸浮液的示意圖,c)制備GO的示意圖,d)不同回合HPH后懸浮液的粘度和pH值變化。
Figure 2. a)兩個HPH 回合后sGO薄片的AFM圖,b)高倍率的AFM圖,c)相應的橫截面圖,d)sGO的側片尺寸直方圖,e)sGO薄片的厚度直方圖。
Figure 3. a)GOF,GFs-140,GFs-1500,GFs-2850的XPS總譜,b)高分辨率C 1s XPS譜,c)XRD圖,d)拉曼光譜,e)GFs-2850的洛倫茲擬合拉曼G’峰,f)未加壓GFs-2850表面的SEM圖,g)未加壓GFs-2850的橫截面圖,h)壓制GFs-2850的俯視圖,i)壓制GFs-2850的側視圖。
Figure 4. a)不同厚度GF的光學圖,b)厚GF和PGF的面內熱導率,c)GF和PGF的熱導率統計,d)機械壓制過程的示意圖,e)PGF-75,GF-75,PGF-220,GF-220紅外熱圖,f)在標準模板中220μmGF和PGF的紅外熱圖,g-h)彎曲試驗后GF和PGF的表面形態變化SEM圖,i)彎曲試驗前后的GF和PGF紅外熱對比圖。
該研究工作由上海大學劉建影教授及其研究團隊(于2020年發表在Carbon期刊上。原文:Scalable Production of Thick Graphene Film for Next Generation Thermal Management Application。
摘自《石墨烯雜志》公眾號: