先进电气系统的功率增强推动了对高效热管理材料的需求。浙江大学赵沛教授研究团队开发了一种具有可调热性能的双层石墨烯-铜（BS-Gr/Cu）层状复合材料。
结果表明，复合材料中石墨烯层之间的Cu中间层有效降低了层间声子散射。BS-Gr/Cu复合材料的平面热导率达到∼465 W/mK，相对于纯Cu薄膜的热导率提高了61％，对比散热测试证实了BS-Gr/Cu复合材料的高平面热导率。分子动力学模拟表明，Cu中间层通过减少声子散射和激发低频声子来增强石墨烯的平面热导率，并且石墨烯-Cu界面处的界面热导率也更高。该研究提供了一种制备具有优异热管理能力的石墨烯基复合材料的方法。
亮点
- 开发具有可调热性能的石墨烯-铜复合材料用于热管理
- 提高平面热导率至465W/mK，比纯Cu薄膜高61％
- 使用层压复合材料演示 SMA 中的多形态热控制
- 揭示石墨烯-铜界面的界面热导率高出2.4倍
BS-Gr/Cu复合材料的制备
图1 BS-Gr/Cu复合材料的制备与表征
图 1 A 提供了 BS-Gr/Cu 复合材料的制备工艺示意图。使用 CVD 方法在 Cu 基底（35 μm）上合成第一层石墨烯层。随后，通过电沉积在石墨烯侧沉积厚度为 1~5 μm 的 Cu 层，如图1 B 所示。理想的石墨烯-Cu 界面应无缺陷，但其他制备方法（例如电子束沉积）会损坏石墨烯并降低其性能。因此，我们在实验中选择电沉积 Cu 中间层。通过聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 辅助转移将第二层石墨烯层从合成的 Cu 基底转移到电沉积的 Cu 表面。经过这些步骤，可以得到 BS-Gr/Cu 层状复合材料（结构如图 1 A插图所示），其中插入的 Cu 层的厚度可以通过改变电沉积时间进行调整。作为参考，SLG/Cu 和 BLG/Cu 样品采用相同的 CVD 生长（和转移）工艺制备，无需 Cu 电沉积。
该研究以题为“High-efficiency thermal transport in graphene-based composites via a copper interlayer”发表在《Cell Reports Physical Science 》
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