随着5G、高性能计算、新能源汽车与储能技术发展，电子器件与动力电池系统产热激增，热管理成为性能与可靠性瓶颈。“10℃法则”指出，温度每升10℃，可靠性下降50%。传统导热材料导热系数固定，无法动态调控散热与隔热需求。智能热管理材料可自主调节导热性能，其中热膨胀微球与二维填料复合的热开关材料存在三大瓶颈：初始导热系数偏低（多低于2 W/(m·K)）、触发温度窗口窄（集中90–120℃）、涂层综合性能（附着力、耐磨性、耐久性）不足，难以满足大功率电子与高温场景工程化应用。
近日，国家电网江苏省电力有限公司研究院团队采用刮涂法，成功制备石墨烯 / 温敏微球 / 聚脲复合涂层，实现高导热、超高热开关比与优异涂层性能的协同，为大功率器件智能热管理提供全新材料方案。
图1. 石墨烯 / 温敏微球 / 聚脲复合薄膜制备与工作原理示意图。
团队以聚脲为基体、改性还原氧化石墨烯为导热填料、160℃触发型热膨胀微球为温敏开关单元，优化石墨烯添加量实现填料均匀分散与网络完整性，最优配比 G10-PU 复合涂层展现突破性性能：热开关性能：初始导热系数 5.812 W/(m・K)，160–180℃骤降至 0.309 W/(m・K)，热开关比高达 18.8；涂层力学与耐久性：附着力 5.41 MPa，1050 次泰伯磨损质量损失仅 0.0121 g，耐盐雾、耐湿热、耐紫外性能优异；实际热管理效果：涂层铁盒升温速率由 51.3℃/min 降至 7.2℃，与未涂层铁盒温差由 13.5℃扩大至 32.7℃，常温高效散热、超温自动隔热，完美适配热失控防护需求。
该成果以“Graphene/temperature-responsive microsphere/polyurea composite coatings with high thermal conductivity and ultrahigh thermal switching ratio for intelligent thermal management”为题，发表于《Carbon》。
链接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2026.121653
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