成果简介
多功能且环保的双向热导率热界面材料已成为解决电子设备散热问题的卓越材料。石墨烯卓越的热学和力学性能使其成为热管理领域的有前途材料。本文，上海大学Yong Zhang、张燕 副研究员、魏斌 教授等在《Small Structures》期刊发表名为“Graphene Film for Multifunctional Graphene-Based Thermal Interface Material with Bidirectional High Thermal Conductivity”的论文，研究提出了一种环保策略，通过在外部机械力作用下组装和堆叠回收的石墨烯条带（GS），并将其用作增强材料来强化环氧树脂（EP）复合材料，从而构建有效的热传导路径。通过调节GS的负载量，实现了垂直热导率104.6 W mK−1的优异性能，同时伴随平行热导率10.6 W mK−1，与纯EP相比，分别提升了614倍和61倍。这种出色的双向热导率，结合超低热阻、强电磁干扰屏蔽、高效焦耳加热以及优异的力学性能，为解决下一代电子设备的热管理挑战提供了有前景的解决方案。
图文导读
图1、A schematic illustration of the manufacturing procedure for the GS/EP composites.
图4、a) Schematic diagram of the CPU thermal management system. b) Schematic diagram of the experimental part, our TIM on the CPU and the TIM removed from the CPU. c) CPU core temperature variation with heating time.
小结
综上所述，通过一种环保型堆叠排列方法制备了一种具有双向热导率的多功能GS/EP复合材料。该复合材料的垂直热导率达到104.6 W mK^(−1)，同时保持了优异的平行热导率10.6 W mK^(−1)。这种优异的双向热导率得益于通过堆叠石墨烯构建的热传导通道，使热传递更加高效。该复合材料的优异热性能也通过实际应用得到了验证。GS/EP复合材料不仅能有效降低计算机CPU的核心温度，还能降低LED芯片的表面温度，并展现出焦耳热效应和电磁屏蔽等多功能特性。重要的是，本研究为制备具有双向热导率的商业化热界面材料（TIM）提供了潜在方法，以解决下一代电子设备中的热管理问题。
具有双向热导率的多功能环保热界面材料已成为解决电子设备散热问题的卓越材料。石墨烯卓越的热学和力学性能使其成为热管理领域的有前途材料。本研究提出了一种环保策略，通过在外部机械力作用下组装和堆叠回收石墨烯条（GS），并将其用作增强材料来强化环氧树脂（EP）复合材料，从而构建有效的热传导路径。通过调节GS的负载量，实现了垂直热导率104.6 W mK−1的优异性能，同时伴随平行热导率10.6 W mK−1，与纯EP相比，分别提升了614倍和61倍。这种出色的双向热导率，结合超低热阻、强电磁干扰屏蔽、高效焦耳加热以及优异的力学性能，为解决下一代电子设备的热管理挑战提供了有前景的解决方案。
文献：https://doi.org/10.1002/sstr.202400652
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