高温石墨化炉-石墨烯基薄膜在热管理领域中会有哪些机遇和挑战

石墨烯基薄膜在热管理领域中会有哪些机遇和挑战

最近几年，国内外在高温石墨化炉生产的石墨烯基薄膜散热方面取得了积极进展，接下来需要科学家和工业界一起努力，将石墨烯基薄膜应用在实际器件热管理中。目前，国内外生产石墨烯基薄膜的机构超过20 家。

国外的如瑞典的斯玛特高科技股份有限公司（SHT，Smart High Tech AB）在石墨烯导热膜方面也有自己独特的技术，据报道，SHT 公司的石墨烯薄膜热导率已超过现有石墨薄膜的热导率。

从实际应用的角度看，高温石墨化炉生产的石墨烯需要和基板接触，因此，减少石墨烯薄膜和基板之间的接触热阻是石墨烯热管理应用必须考虑的问题。单层或少数层石墨烯和基板之间的范德华力可以保证石墨烯和基板之间很好的热耦合。但是石墨烯薄膜由于厚度较大，范德华力远远不能满足热从基板传递到石墨烯薄膜上。传统的连接基板和散热片之间的导热胶由于体积和热导率较低的原因，已经满足不了实际应用的需求，必须采用共价键等其他的方式，以增强热传递的效率。本团队在这方面做了一些探索性的工作，主要采用在石墨烯薄膜和二氧化硅界面引入功能化分子的方法。实验结果表明，引入功能化分子后，热点的散热效果提高了近1 倍。

目前，高导热散热主要是靠石墨薄膜来解决。从产业化的角度来看，石墨烯薄膜要进入市场，性能既要比石墨薄膜好，价格又要更有优势，才能取代石墨薄膜。这对石墨烯薄膜的产业化是极大的挑战。但是，一旦实现，石墨烯将可能进入一个至少具有20 个亿的高功率器件的散热应用市场。