突破 | 墨睿科技发表高导热石墨烯石蜡复合材料技术研究成果,引领散热技术革新!
来源:morion日期:2024-04-19 浏览:334次

近日,墨睿科技与昆明理工大学学术团队紧密合作,对高导热石墨烯石蜡复合材料进行了深入研究,并取得了显著成果。这一研究成果已以《Highly thermal conductive Graphene/Paraffin composite for efficient thermal management of electronics》为题,发表在国际高水平SCI期刊《Applied Thermal Engineering》上。



当今社会,微型电子器件,诸如智能手机、笔记本电脑以及芯片嵌入式系统等,已然成为人们日常生活与工业生产中不可或缺的重要组成部分。随着信息通信技术的迅猛发展和电子产品日益趋向小型化与集成化,电子器件的有效散热问题逐渐凸显,成为影响其使用寿命和运行效率的关键因素。即使是微小的温度上升,也可能引发器件的“热崩溃”,从而严重损害其可靠性与使用寿命。因此,在微电子器件与系统的研发与部署过程中,寻求有效且实用的热管理材料与方法,以确保器件的性能与可靠性,显得尤为重要与迫切。


相变材料(PCMs)是一种有前景的热管理解决方案。PCMs能够在相变过程中吸收大量的热量,并在需要时释放储存的能量。然而,单纯的相变材料如石蜡,其导热系数较低(约0.21W/m·K),这增加了温度变化的响应时间,并可能导致相变过程中的大量泄漏,限制了其在电子器件中的直接应用。


为了克服这一难题,墨睿科技研发团队利用石墨烯的巨大比表面积、优异导热性能和良好机械性能,将其作为相变材料的复合物,旨在稳定形状并增强快速传热。通过化学发泡的方法,研发团队成功地将厚度为120μm的氧化石墨烯涂布膜(GOF)三维结构化,形成微米、纳米级别的孔腔。经过干燥和高温热处理后,这些独特的孔腔结构得以保留,最终得到厚度约为350μm的石墨烯微纳孔薄膜(GMNF)。进一步与石蜡复合后,GMNF孔腔内充满石蜡,从而得到所需的石墨烯相变均温板(GPCM)


1 (a)石墨烯相变均温板制备过程原理示意图;(b-d)氧化石墨烯涂布膜(GOF)、石墨烯微纳孔薄膜(GMNF)、石墨烯相变均温板(GPCM)的微观形貌结构图


研究结果显示,当GMNF占材料总质量的20.6%时,GPCM展现出卓越的高导热性[导热系数达208.08W/(m·K)]和热吸收性(156.97 J/g)。此外,通过调控GOF厚度、发泡试剂等方式,可有效控制石墨烯的三维结构化,从而满足不同性能需求的GPCM制备。


2 通过调整GOF原膜厚度得到的两种不同结构及性能的GPCM


作为一种高效散热材料,石墨烯相变均温板(GPCM)过改变物质相态来调节温度,为智能手机、笔记本电脑、通讯基站等大功率设备提供稳定、高效的散热解决方案。当设备温度升高时,相变材料迅速吸收热量并发生相变,有效降低设备峰值温度,实现高效散热;当设备温度降低时,相变材料迅速恢复到固态,实现循环散热,确保设备长期稳定运行。这种机制使设备温度始终维持在理想范围内,有效延长设备使用寿命,提高稳定性,解决设备“热崩溃”的致命痛点。目前,石墨烯相变均温板已在中兴、小米等知名终端产品中得到应用,并获得了用户的高度评价与认可。


墨睿科技在石墨烯相变均温板技术上取得的重大突破,为当前高功率、高集成、高能耗及微型化电子器件领域带来了高效且实用的热管理方案。前行于百尺竿头,发展于中流击水,墨睿科技将秉持初心,研发更多优质的石墨烯产品,推出更多更高效的热管理解决方案,推动科技创新与产业升级,为石墨烯行业的持续发展注入新的活力。


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