Progress ta 'Riċerka ta' Materjali Konduttivi Termali ta 'Graphene
1. L-istatus tar-riċerka tal-film termali tal-graphene
Graphene hija struttura ta 'ċirku b'sitt membri li fiha l-karbonju bi struttura ibrida sp2, u diversi proprjetajiet fiżiċi u kimiċi huma stabbli ħafna. Meta mqabbel ma 'materjali tradizzjonali tal-metall bħar-ram u l-aluminju, il-graphene għandu konduttività termali ogħla fl-ajruplan. Minħabba l-istruttura speċjali tiegħu, graphene għandu densità aktar baxxa, stabbiltà termali tajba, konduttività elettrika ultra-għolja, trasmittanza tad-dawl eċċellenti u proprjetajiet mekkaniċi aħjar. Graphene hija għażla ideali bħala komponent addittiv ta 'materjali termalment konduttivi. Fl-istess ħin, il-film tal-graphene jista 'jintuża bħala sink tas-sħana f'komponenti elettroniċi, imwaħħal mal-wiċċ ta' komponenti elettroniċi li huma faċli biex jiġġeneraw is-sħana, u jxerred b'mod uniformi s-sħana ġġenerata mis-sors tas-sħana. Fosthom, l-ogħla konduttività termali u l-aħjar effett ta 'dissipazzjoni tas-sħana huwa l-film konduttiv termali tal-grafita artifiċjali miksub minn film tal-polyimide permezz ta' proċess ta 'graphitization. Il-konduttività termali fid-direzzjoni tal-pjan tista 'tilħaq 700 ~ 1950W∙m-1∙K-1, u l-ħxuna hija ta' 10 ~ 100 μm, b'konduttività termali tajba.
Wang Wen et al. żied nanosheets tal-graphene mal-polipropilene, li jistgħu jżidu l-konduttività termali tiegħu sa 14-il darba. Chen et al. graphene kompost u nanoċelluloża permezz ta 'filtrazzjoni bil-vakwu, li tejbet ħafna l-konduttività termali u l-proprjetajiet mekkaniċi tal-film kompost tan-nanofiber graphene / ċelluloża. Song et al. graphene u nanoċelluloża kkombinati f'film ibridu ta 'ossidu tal-graphene taċ-ċelluloża / imnaqqas permezz ta' awtoassemblaġġ saff b'saff, li juri struttura f'saffi ordnata ħafna. Madankollu, il-kombinazzjoni tal-matriċi u l-graphene tikkonsma ħafna enerġija u ma tistax tikseb produzzjoni fuq skala kbira.
F'dan il-kuntest, l-istudju ta 'films ta' konduttività termali għolja għandu żewġ tifsiriet importanti. Waħda hija li minħabba l-ispiża għolja tal-films tal-grafita artifiċjali u d-diffikultà li jiġu preparazzjoni ta 'films tal-polyimide ta' kwalità għolja, l-industrija tittama li films ta 'graphene ta' konduttività termali għolja jistgħu jintużaw bħala pjan alternattiv. It-tieni, minħabba d-domanda dejjem tikber għad-dissipazzjoni tas-sħana fi prodotti elettroniċi, soluzzjonijiet ġodda ta 'dissipazzjoni tas-sħana jeħtieġu mhux biss konduttività termali għolja tal-film termalment konduttiv, iżda wkoll ċerta ħxuna tal-film termalment konduttiv biex iżżid il-fluss tal-konduzzjoni tas-sħana fid-direzzjoni tal-pjan. Fil-film tal-grafita artifiċjali, minħabba l-grad ta 'orjentazzjoni molekulari tal-polyimide, il-film grafitizzat tal-poliimide termalment konduttiv għandu konduttività termali ogħla biss meta l-ħxuna tkun żgħira. Il-film termali tal-graphene huwa faċli biex isir f ' film termali ħoxnin (~ 100 μm), li għandu prospetti tajba ta ' applikazzjoni fis-sistema ta ' ġestjoni termika ta ' tagħmir elettroniku ġdid.
2.Technical Research on Graphene Film Ħxuna
Il-preparazzjoni ta 'film konduttiv termali tal-graphene eħxen bħalissa hija suġġett ta' riċerka sħuna. Teoretikament, biex tiżdied il-ħxuna tal-film tal-graphene, jista 'jiġi applikat biss film ta' ossidu tal-graphene eħxen. Madankollu, hemm il-problemi li ġejjin fit-tħaddim attwali: (1) Il-kwalità tal-film oħxon iffurmat minn kisi tas-sikkina mhix għolja. Minħabba l-konċentrazzjoni baxxa tad-dispersjoni tal-ossidu tal-grafeni (inqas minn 10 %), il-bqija tal-ossidu tal-grafeni huwa ilma, li jeħtieġ żmien twil biex jevapora. Il-qxur tal-ossidu tal-graphene jinteraġixxu mal-molekuli tal-ilma permezz ta 'rabtiet tal-idroġenu, u l-molekuli tal-ilma jaħarbu meta jevaporaw, sabiex il-qxur tal-ossidu tal-graphene jiffurmaw rabtiet inkroċjati permezz ta' rabtiet tal-idroġenu, li jiffurmaw film bħal "ġilda tal-ħalib" fuq il-wiċċ. Dan il-film irqiq inaqqas l-evaporazzjoni tal-ilma ġewwa d-dispersjoni tal-ossidu tal-graphene, u jikkawża li l-folja tal-ossidu tal-grafeni jkollha orjentazzjoni inkonsistenti, li tnaqqas il-kwalità tal-film.
(2) Huwa diffiċli li tinkiseb film oħxon permezz ta 'metodu ta' pass wieħed. Minħabba l-konċentrazzjoni baxxa tad-dispersjoni tal-ossidu tal-grafeni, huwa impossibbli li tipprepara film ta 'ossidu tal-grafeni bi ħxuna ta' ~ 100μm kull darba irrispettivament mill-metodi bħall-kisi tas-sikkina, il-kisja tat-tidwir jew il-bexx. Luo et al. sab li l-film tal-ossidu tal-grafeni xorta jista 'jintrabat ma' xulxin taħt il-kundizzjoni ta 'infiltrazzjoni ta' ilma dejonizzat wara li jiġi evaporat għan-nixfa. Dan il-fenomenu jseħħ minħabba li s-saffi tal-ossidu tal-graphene huma konnessi ma 'xulxin permezz ta' bonds tal-idroġenu taħt l-azzjoni tal-ilma. Sabiex il-film tal-ossidu tal-graphene jista 'jiġi pasted bħall-karta. Zhang et al. uża metodu simili biex jintefħu l-film ippreparat tal-ossidu tal-graphene fl-ilma u waħħalha saff b'saff. Wara t-tnixxif, l-ippressar bis-sħana, l-grafizzazzjoni, u l-ippressar kiesaħ, inkiseb film tal-graphene ultra-oħxon bi ħxuna ta '200 μm. Huwa 1224 W∙ m-1 ∙ K-1, u l-effett tad-dissipazzjoni tas-sħana mkejjel mill-kamera infra-aħmar huwa aħjar minn dak tar-ram, aluminju u film termali tal-graphene ta 'saff irqiq. Fil-preżent, hemm relattivament ftit studji dwar il-preparazzjoni ta 'films ta' graphene ta 'konduttività termali għolja ħoxna ta' 100 mikron. Minbarra nefħa u twaħħil, it-trikkib ta 'films ta' ossidu tal-grafeni jista 'jinkiseb ukoll b'metodi bħat-tisħin elettriku u t-twaħħil tal-jone tal-metall. Film tal-graphene bi ħxuna mikron u konduttività termali għolja jipprovdi ideat ġodda.
3. Outlook
Bl-iżvilupp ta 'teknoloġija ta' preparazzjoni ta 'graphene fuq skala kbira, il-konduttività termali tal-film tal-graphene konduttiv ħafna ppreparat ibbażat fuq il-metodu ta' ossidu tal-graphene jista 'jilħaq 2000W ∙ m-1∙K-1. Il-konduttività termali tal-film tal-graphene tal-konduttività termali għolja hija ekwivalenti għal dik tal-film tal-polyimide graphitized ta 'kwalità għolja għal applikazzjonijiet industrijali, u għandha kontrollabbiltà tal-ispiża aktar baxxa u effiċjenza aħjar. Fl-istess ħin, graphene, bħala mili termalment konduttiv bidimensjonali, huwa faċli biex jinbena netwerk tridimensjonali termalment konduttiv f'matriċi tal-polimeru, u għandu prospetti ta 'applikazzjoni tajbin f'materjali ta' interface termali. Billi ttejjeb id-dispersjoni tal-graphene fil-matriċi tal-polimeru u tibni netwerk ta 'konduttività termali tal-graphene tridimensjonali, il-konduttività termali ta' komposti ta 'interface termali mimlija graphene hija diversi drabi ogħla minn dik tal-polimeri, u l-proporzjon tal-mili huwa inqas minn dak ta' fillers konduttivi termali tradizzjonali. Graphene, kemm jekk użat bħala film termalment konduttiv li jsostni lilu nnifsu jew bħala mili termalment konduttiv għal materjali ta 'interface termali, se jkollu rwol importanti fil-ġenerazzjoni li jmiss ta' applikazzjonijiet elettroniċi ta 'dissipazzjoni tas-sħana komponenti.
