为了应对人工智能趋势下高功耗芯片的热耗散挑战，开发基于高导热石墨烯纤维（GF）并兼具高柔韧性的热界面材料（TIM）是一条颇具前景的策略。
浙江大学高超教授等研究团队通过一种基于大面积定向GF阵列的高效堆叠-切割策略，制备了一种柔性的GF基热界面材料（GF-TIM）。所得材料的取向度高达0.89，填料含量为39.0wt%，阵列密度为0.44 g cm⁻³（标记为GF-TIM-40）。
得益于高度取向且高导热的GF构建的连续声子传输通道，GF-TIM-40实现了高达190.22 W/mK的垂直热导率，是金属铟箔（81.8 W/mK）的2.33倍。通过综合评估热导率和接触热阻，GF-TIM-40展现出优异的界面散热性能。在典型封装压力50 psi下，GF-TIM-40（厚度0.5 mm）的有效热阻为0.11 K·cm²·W⁻¹，接触热阻为0.055 K·cm²·W⁻¹。
与商业沥青基碳纤维导热垫相比，在25 W·cm⁻²的功率密度下，GF-TIM-40使热源实现了额外14 °C的降温。这项工作推动了GF-TIM在高功率电子器件中的规模化制造与实际应用。
研究亮点
- 堆叠切割策略可制备可规模化的高密度垂直石墨烯纤维阵列。
- GF-TIM 具有金属级的面外热导率为 190.2W/mK。
- 良好的压缩性确保了超低的接触热阻为 5.5 K·mm²·W⁻¹。
- 在 50% 应变下具有优异的回弹性能，确保其能够抵抗热冲击。
图摘
该研究以题为“Scalable Graphene Fiber Arrays for Superior Thermal Interface Materials with High Reliability”发表在《Carbon》
链接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2026.121466
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