中国科学院大学江海智慧安全应急联合实验室

所属单位：过程工程研究所

所 在 地：北京

技术领域：新材料

技术成熟度：已有样品

随着电子器件的轻薄化、集成化，电子器件的散热成为制约其发展的重要因素。电子器件在合适的温度范围内工作，对于提高其稳定性和寿命至关重要。此外，新能源汽车的快速发展，动力电池的散热也收到广泛关注。动力电池的热量需及时导出，否则极易导致安全问题。碳材料具有良好的导热性能，特别是石墨烯和碳纳米管，其理论导热系数分别可达5300 W/(m-K)和3000 W/(m-K)。我们采用热压的方法制备得到柔性石墨烯导热膜，其面向导热系数可达1038 W/(mk)，垂直向导热系数可达7.14 W/(mk) （图1）。可用于电子器件（电脑、手机、基站等）、动力电池等的散热。

聚合物具有良好的耐腐蚀性、机械性能、加工性能等优点，广泛应用于电子封装和衬底材料中。然而，由于聚合物的热导率较低，限制了其在电子设备导热领域的应用。通过在聚合物中加入石墨烯填料以提高聚合物的导热性能，我们解决了石墨烯在聚合物中团聚的难题。实验结果表明加入石墨烯填料后聚合物导热系数可提高10倍以上，如环氧树脂添加石墨烯填料后导热系数可达2.6 W·m-1·k-1以上（环氧树脂导热系数0.26 W·m-1·k-1）。在实际散热效果测试中，石墨烯/环氧树脂复合导热膜可将基板温度从90℃降低到60℃。将石墨烯/环氧树脂复合导热膜置于手机电池背部，手机连续高强度使用3小时后，手机背部温度并无升高。与未使用导热膜手机相比，二者温差可达11℃ (图2)。