开始时间：2014-09-03 08:30:00

结束时间：2014-09-03 12:00:00

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论坛简介：

       1) 最新研究进展

       石墨烯散热应用技术研究主要集中在石墨烯复合材料以及石墨烯散热膜两个领域。石墨烯复合材料的研究主要集中于石墨烯与树脂材料及导热硅脂的复合，石墨烯的加入可以提高导热性能接近30倍，但由于原始材料导热性能很差，即使获得大的性能提升也难以获得大范围应用。另一方面，石墨烯散热膜主要以石墨烯粉体为原料，成膜后石墨烯的导热性能更易获得发挥，以下几个关于石墨烯散热膜在本次大会的进展进行简要总结。

       a) 改性石墨烯高导热散热膜

       简单将石墨烯做成膜材料，导热性能并不是特别理想。杭州格蓝丰纳米科技有限公司利用改性石墨烯为基础材料，通过石墨烯的自组装得到石墨烯散热膜，大大改善石墨烯膜的导热性能，导热系数经第三方测试达到1500W/m·K，并且在高功率LED中进行了应用测试，相比于普通导热硅脂，应用石墨烯散热膜可以使LED芯片温度下降10℃以上，如图1所示。

图1 红外热像仪测试的应用石墨烯导热膜和导热硅脂做热界面材料的64瓦COB型LED芯片温度对比。

       b) 复合石墨烯散热膜

       针对石墨烯导热膜的缺点，例如力学性能较差、抗烧蚀性能差等，山西煤化所的陈成猛课题组开发了石墨烯/碳纤维复合导热膜以及石墨烯/碳化硅复合导热膜。石墨烯/碳纤维复合导热膜的微结构如图2所示。在散热膜抗烧蚀性能方面，掺入了碳化硅粉末的石墨烯散热膜在乙炔焰烧灼下基本保持稳定，而同样条件下的金属膜会很快融化。

       c) 石墨烯化学链接散热膜

       石墨烯导热膜中一个相对普遍的问题是石墨烯片层之间的链接，片层内部导热性能可以很高，但片层之间连接不紧密，导致传热较差。上海第二工业大学的于伟老师课题组通过表面修饰及化学链接的方法改善石墨烯膜的导热性能，得到导热性能几倍提升的石墨烯散热膜。

       2) 急需解决的关键问题

       a) 高质量石墨烯原材料生产技术问题

       利用石墨烯制备散热膜，石墨烯原料本身的导热性能对最终产品的导热性能具有重要影响。经研究发现，石墨烯的缺陷密度、石墨烯原子层数、石墨烯片层尺寸等都对石墨烯的导热性能具有明显的影响。目前，石墨烯粉体原料制备主要分为氧化还原法以及液相剥离法。氧化还原法可以单原子层的石墨烯，但在氧化还原过程中石墨烯的完美原子排布遭到破环，缺陷密度较高，按照理论来说，层数越少，导热系数越高，但实际由氧化还原法得到的单层石墨烯导热性能还不如液相剥离法得到的多层石墨烯。这主要是由石墨烯中的缺陷影响的。对于液相剥离法来说，难以获得较少原子层数的石墨烯是目前技术的缺点。因此，对于石墨烯散热膜的产业化发展来说，少层高质量石墨烯粉体材料的制备是重要基础，目前技术仍有较大的进步空间。

       b) 石墨烯散热膜批量生产技术

       在石墨烯散热膜的导热性能提高方面已经取得一定进展，但从石墨烯散热膜的制作方法来看，大多采用溶液蒸发自组装法、过滤组装法等方法，这些方法并不适合大规模批量生产。层压法、涂覆成膜法等是目前很多企业和研究机构在关注的适于批量生产的方法，但获得的石墨烯散热膜的导热性能还没有太多直接的报道，说明这些生产工艺还需要进一步的优化。因此，石墨烯散热膜的低成本大批量生产技术和工艺是目前石墨烯散热产业发展的一个瓶颈。

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       石墨烯散热应用技术研究主要集中在石墨烯复合材料以及石墨烯散热膜两个领域。石墨烯复合材料的研究主要集中于石墨烯与树脂材料及导热硅脂的复合，石墨烯的加入可以提高导热性能接近30倍，但由于原始材料导热性能很差，即使获得大的性能提升也难以获得大范围应用。另一方面，石墨烯散热膜主要以石墨烯粉体为原料，成膜后石墨烯的导热性能更易获得发挥，以下几个关于石墨烯散热膜在本次大会的进展进行简要总结。

       a) 改性石墨烯高导热散热膜

       简单将石墨烯做成膜材料，导热性能并不是特别理想。杭州格蓝丰纳米科技有限公司利用改性石墨烯为基础材料，通过石墨烯的自组装得到石墨烯散热膜，大大改善石墨烯膜的导热性能，导热系数经第三方测试达到1500W/m·K，并且在高功率LED中进行了应用测试，相比于普通导热硅脂，应用石墨烯散热膜可以使LED芯片温度下降10℃以上，如图1所示。

图1 红外热像仪测试的应用石墨烯导热膜和导热硅脂做热界面材料的64瓦COB型LED芯片温度对比。

       b) 复合石墨烯散热膜

       针对石墨烯导热膜的缺点，例如力学性能较差、抗烧蚀性能差等，山西煤化所的陈成猛课题组开发了石墨烯/碳纤维复合导热膜以及石墨烯/碳化硅复合导热膜。石墨烯/碳纤维复合导热膜的微结构如图2所示。在散热膜抗烧蚀性能方面，掺入了碳化硅粉末的石墨烯散热膜在乙炔焰烧灼下基本保持稳定，而同样条件下的金属膜会很快融化。

       c) 石墨烯化学链接散热膜

       石墨烯导热膜中一个相对普遍的问题是石墨烯片层之间的链接，片层内部导热性能可以很高，但片层之间连接不紧密，导致传热较差。上海第二工业大学的于伟老师课题组通过表面修饰及化学链接的方法改善石墨烯膜的导热性能，得到导热性能几倍提升的石墨烯散热膜。

       2) 急需解决的关键问题

       a) 高质量石墨烯原材料生产技术问题

       利用石墨烯制备散热膜，石墨烯原料本身的导热性能对最终产品的导热性能具有重要影响。经研究发现，石墨烯的缺陷密度、石墨烯原子层数、石墨烯片层尺寸等都对石墨烯的导热性能具有明显的影响。目前，石墨烯粉体原料制备主要分为氧化还原法以及液相剥离法。氧化还原法可以单原子层的石墨烯，但在氧化还原过程中石墨烯的完美原子排布遭到破环，缺陷密度较高，按照理论来说，层数越少，导热系数越高，但实际由氧化还原法得到的单层石墨烯导热性能还不如液相剥离法得到的多层石墨烯。这主要是由石墨烯中的缺陷影响的。对于液相剥离法来说，难以获得较少原子层数的石墨烯是目前技术的缺点。因此，对于石墨烯散热膜的产业化发展来说，少层高质量石墨烯粉体材料的制备是重要基础，目前技术仍有较大的进步空间。

       b) 石墨烯散热膜批量生产技术

       在石墨烯散热膜的导热性能提高方面已经取得一定进展，但从石墨烯散热膜的制作方法来看，大多采用溶液蒸发自组装法、过滤组装法等方法，这些方法并不适合大规模批量生产。层压法、涂覆成膜法等是目前很多企业和研究机构在关注的适于批量生产的方法，但获得的石墨烯散热膜的导热性能还没有太多直接的报道，说明这些生产工艺还需要进一步的优化。因此，石墨烯散热膜的低成本大批量生产技术和工艺是目前石墨烯散热产业发展的一个瓶颈。

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