瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的和中國(guó)同濟(jì)大學(xué)及上海大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種石墨烯組裝膜，其導(dǎo)熱率比石墨膜高60％以上。石墨烯薄膜作為電子器件和其他高功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的新型散熱材料顯示出巨大的潛力。

目前，石墨烯研究界的科學(xué)家們認(rèn)為石墨烯組裝膜不能具有比石墨膜更高的導(dǎo)熱率。單層石墨烯具有在3500和5000W/mK之間的熱導(dǎo)率。如果將兩個(gè)石墨烯層放在一起，那么理論上它會(huì)變成石墨，因?yàn)槭?yīng)該只有一層石墨。

石墨薄膜對(duì)于移動(dòng)電話和其他功率器件的散熱和散熱非常有用，其導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)1950W/mK。因此，石墨烯組裝膜不應(yīng)具有比此更高的導(dǎo)熱率。

中瑞科學(xué)家最近改變了這種情況。他們發(fā)現(xiàn)石墨烯組裝膜的導(dǎo)熱系數(shù)可以達(dá)到3200W/mK，比最好的石墨膜高出60％以上。

瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的Johan Liu教授和他的中國(guó)合作研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)仔細(xì)控制晶粒尺寸和石墨烯層的堆疊順序來(lái)做到這一點(diǎn)。高導(dǎo)熱率是石墨烯層的大晶粒尺寸，高平坦度和弱夾層結(jié)合能的結(jié)果。有了這些重要特征，其運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)決定熱性能的聲子可以在石墨烯層中移動(dòng)得更快，而不是在層之間相互作用，從而導(dǎo)致更高的熱導(dǎo)率。這可能是一個(gè)偉大的科學(xué)突破，它可以對(duì)現(xiàn)有石墨膜制造業(yè)的轉(zhuǎn)型產(chǎn)生巨大影響。

由于永無(wú)止境的小型化和集成化，現(xiàn)代電子設(shè)備和許多其他高功率系統(tǒng)的性能和可靠性受到散熱問(wèn)題的嚴(yán)重威脅。Johan Liu介紹說(shuō)：“要解決這個(gè)問(wèn)題，散熱材料必須在導(dǎo)熱性、厚度、靈活性和堅(jiān)固性方面獲得更好的性能，以匹配電力系統(tǒng)的復(fù)雜性和高度集成性。商業(yè)上可用的導(dǎo)熱材料，如銅、鋁和人造石墨薄膜，將不再符合并滿足這些要求。”

此外，研究人員發(fā)現(xiàn)石墨烯薄膜的機(jī)械拉伸強(qiáng)度幾乎比石墨薄膜高三倍，達(dá)到70兆帕。由于具有超高導(dǎo)熱性和薄而靈活的堅(jiān)固結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，這種新開(kāi)發(fā)的石墨烯薄膜作為一種新型散熱材料顯示出巨大的潛力，可用于形狀因子驅(qū)動(dòng)電子和其他高功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的熱管理。