刘建影课题组《Carbon》:大规模生产厚石墨烯薄膜,用于下一代热管理应用

随着对便携式电子设备的集成需求和更好性能的日益增长,预计系统工作温度将继续升高,最终导致功能性能和可靠性下降。因此,迫切需要能有效散热、降低热密度的热管理材料。由于热解石墨薄膜(PGF)的载热能力低、导热系数低、力学性能差,现有的解决方案不能令人满。

本文要点:

连续HPH来制备超厚GF,未来功率器件热管理解决方案之一

1成果简介 

随着对便携式电子设备的集成需求和更好性能的日益增长,预计系统工作温度将继续升高,最终导致功能性能和可靠性下降。因此,迫切需要能有效散热、降低热密度的热管理材料。由于热解石墨薄膜(PGF)的载热能力低、导热系数低、力学性能差,现有的解决方案不能令人满。本文,上海大学刘建影教授及其研究团队在《CARBON》期刊发表名为“Scalable production of thick graphene film for next generation thermal management application”的论文,研究通过用超厚(≥75μm)石墨烯薄膜(GF)代替PGF解决了问题,超过三倍的高热通量承载能力。大结晶度和牢固结构的共轭赋予GFs出色的导热性能(高达1204±35 W m-1 K -1),大的热通量承载能力和良好的可折叠性(5000个循环折叠)。此外,这种GF是基于经济高效的工业方法生产,该方法结合了连续高压均质处理(HPH),具有巨大的潜力,可作为热管理应用的新途径。

2图文导读 

刘建影课题组《Carbon》:大规模生产厚石墨烯薄膜,用于下一代热管理应用

图1。a)原始GTO薄片的SEM图像。b)通过HPH制备sGO悬浮液的示意图。c)GO膜的制造过程示意图。d)不同回合HPH后,悬浮液的粘度和pH值的变化。

刘建影课题组《Carbon》:大规模生产厚石墨烯薄膜,用于下一代热管理应用

图2。a)HPH2轮后sGO薄片的AFM图像。b)a)的高倍率AFM图像视图。c)相应的横截面轮廓。d)sGO的薄片横向尺寸直方图。e)sGO薄片的厚度直方图。

刘建影课题组《Carbon》:大规模生产厚石墨烯薄膜,用于下一代热管理应用

图3。a)GOF,GFs-140,GFs-1500,GFs-2850的元素组成的XPS光谱。b)高分辨率XPS分析(C1s)。c)GOF,GFs-140,GFs-1500,GFs-2850的结晶度演化和层间固结的XRD光谱。d)拉曼光谱。e)洛伦兹拟合对测得的GFs-2850的拉曼G’峰进行拟合。f)未加压的GFs-2850表面的SEM图像。g)未加压的GFs-2850的横截面图像。h)压制的GFs-2850的俯视图。i)压制的GFs-2850的侧视图。

刘建影课题组《Carbon》:大规模生产厚石墨烯薄膜,用于下一代热管理应用

图4。a)不同厚度的GF的光学图像。b)通过超激光闪光测量的厚GF和PGF的面内热导率。c)GF和PGF的热导率统计,d)机械压制过程的示意图。e)PGF-75,GF-75,PGF-220,GF-220红外热图像。f)在标准模板中220μmGF和PGF的红外热图像。g)弯曲试验后GF的表面形态变化的SEM图像。h)弯曲试验后PGF的表面形态变化的SEM图像。i)弯曲试验前后的GF和PGF红外热像图。

3小结

总之,一种经济有效的准工业方法,连续HPH来制造厚的GF,这是未来功率器件最现实的热管理解决方案之一。所获得的GF具有1204±35Wm -1  K -1的导热率,显示出优异的柔韧性和优异的散热性能,这明显优于目前商业应用的PGF。与通过离心,剪切混合,超声处理处理的低浓度GO悬浮液蒸发进行的经常报告的研究相比,在厚GFs生产中使用HPH和织物基质无疑会节省更多时间,能源效率和成本效益。这种新颖的加工方法将能够大规模制造大面积,厚而柔软的GF,用于热管理应用。

文献:

刘建影课题组《Carbon》:大规模生产厚石墨烯薄膜,用于下一代热管理应用

来源:文章来自 carbon 网站,由材料分析与应用整理编辑。

本文来自贝特瑞新材料,本文观点不代表石墨烯网立场,转载请联系原作者。

(0)
石墨烯网石墨烯网
上一篇 2020年12月5日 16:50
下一篇 2020年12月5日 17:28

相关推荐

发表回复

登录后才能评论
客服

电话:134 0537 7819
邮箱:87760537@qq.com

返回顶部