石墨烯导热膜是一个怎样的存在？

请问各位有了解石墨烯导热膜的吗？现在大多是用哪种石墨烯来制作导热膜啊？

听说华为、爱立信这些公司都在做手机导热膜，现实吗？优缺点是什么呢？请大神赐教~

作者：宮非
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来源：知乎
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今天闲来无事试着把上次提到第二代石墨烯导热膜的数据算了一下，也来跟各位分享这些石墨膜厂商在打什么如意算盘。

根据公式：K/L=K1/L1+K2/L2，我们求出上表石墨烯-铝箔复合涂层在 XY 轴及 Z 轴的热导率，结论有三：

第一，石墨烯在 XY 轴的热导率远不如传统的 PI 石墨膜（第一代）；

第二，石墨烯在 Z 轴的热导率略优于第一代石墨膜；

第三，厚度越大，XY 轴的热导率越小，符合热阻公式。

首先，石墨烯在 XY 轴的热导率远不如传统的第一代石墨膜原因很简单，因为 PI 膜经高温石墨化后裂解后有序排列，成为「高顺向排列」导热复材；反观，石墨烯涂层微观下是乱序排列。石墨导热膜是「各向异性」材料，面内热导率远为面外热导率的 10 倍，但金箔、铜箔、 铝箔、硅导热片都是「各向同性」材料，也就是说热导率（导热系数）在各个方向上是相同的。

其次，我们对比了第一代 PI 石墨膜在 Z 轴的热导率为 15W/mK，而第二代石墨烯铝箔涂层换算后可以做到 20W/mK，这里推判应该跟「堆叠密度」及「横向尺度」有关。这是由于石墨烯相邻片层间起到桥联作用，在基体中形成直接接触的网络，增大了接触表面积，减少了界面热阻。另外，石墨烯功能化能够提高石墨烯填料与聚合物基体的界面结合强度，减少声子散射。 密度越大表示三维网络越致密，有助于热传递路径，而横向尺度越小、越一致，则散射越少、热导率越高。

最后，总厚度变大时，XY 轴热导率变小，但 Z 轴热导率却变大。前面已提到厚度越大，则热阻越大。前面提到散热好是因为铜箔的因素，原因在石墨烯的涂层几乎没有改变，大致都在 30μm 左右，经换算成表 1 也显示 Z 轴热导率变化不大，很清楚是铜箔的厚度变厚了，才使得整个石墨烯膜的 Z 轴热导率从 25W/mK 变成了 50W/mK。

所以你说这是石墨烯赋予散热的改善，我不信！基本上还是金属给的优势。

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2017-12-21

下面有个疏漏可能各位读者都没有发觉，原因在我想计算单层石墨烯的体密度是多少？文献提到单层石墨烯面密度是 7.7*10e-7g/m2，而单层石墨烯厚度是 0.334 纳米，也就是 3.34*10e-10m，体密度＝面密度/厚度＝2.3g/cm3。其实，就接近一般碳材的密度。特此更正！但单层石墨烯透光度仅 2.3%，还是近乎透明的沒錯。

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2017-12-20

何来的石墨烯导热膜？根本都是在忽悠！真正的石墨烯膜是通过 CVD 制备单层到多层石墨烯，热导率从 5300 到 1500W/mK，但由于厚度最大仅有 5nm，加上成本高，所以不可能用在低端产品上。由晶格振动引起的高效率的传热是因为石墨烯有非常强的 sp2 键导致的。

现在的石墨烯导热膜都是炒概念的，第一代是「石墨」导热膜，这不过是 PI 高分子通过石墨炉高温裂解成膜片，由于取向性好，所以在水平方向之热导率高，但垂直方向之热导性普遍不佳。我很好奇这家公司怎敢写「单层」，这不是疏忽就是刻意欺瞒消费者，大家看到 12 微米的厚度，绝对不是石墨烯，这点非常明显易懂。

第二代严格说来也不能称为石墨烯导热膜，所以业者称之「石墨烯复合导热膜」倒也蛮实在的。从这家公司提供的规格来看，水平方向比不上前面的石墨导热膜，但垂直方向的热导率却是提升的，这也是目前手机散热膜最新的解决方案。但明眼人都知道散热好是因为铜箔的因素。从外观是黑色及密度达 2.2g/cm3 来看，推判是用石墨涂层在铜箔上，不可能是石墨烯，因为十层以内不可能那么黑。

既然石墨烯导热膜不存在，且垂直方向的热导率是制约，目前第三代技术是直接在发热元件喷涂散热涂料，不过目前仅在试样阶段，尚无法判断未来是否可以取代现有石墨散热膜。不过可以确定的是，原先设计的膜厚通常都太薄，会造成需要多层散热膜，但层间又有热阻产生散热效果递减，这才是手机厂一直寻找替代方案的主要因素。