“热流因子”协同“导热系数”，为碳基石墨膜性能判定提供多元视角

石墨烯网 • 2026年8月8日 07:30 • 科研进展 • 阅读 28

背景介绍

电子设备向高性能、小型轻薄化发展，散热成为重要瓶颈。石墨导热膜（石墨烯、人工石墨膜等）面内热导率优异，可沿平面快速扩散热量，是手机、平板等设备的核心散热材料。但行业存在性能评判误区：要么只看重面内热导率，忽略厚度对散热的影响；要么片面追求厚度，轻视热导率价值。单一指标无法真实体现石墨导热膜的实际散热表现。单纯追求高热导率或特定厚度都达不到最佳效果，只有把握热导率与厚度的协同关系，评估不同组合的散热能力，才能结合设备空间、热负荷与温升需求，选出适配的最优散热方案。

研究成果

近日，鸿凌达郭志军团队、清华大学孙波团队，与中国科学院深圳先进技术研究院成会明院士（通讯作者）合作，在《新型炭材料（中英文）》期刊发表研究论文，针对电子器件散热用导热膜的性能评估问题，首次提出以“热流因子”（厚度×面内热导率）作为核心评价指标。研究团队通过建立“导热膜-器件”有限元模型，系统研究了石墨导热膜面内热导率与厚度对散热性能的影响机制。仿真结果表明：在石墨导热膜厚度 ≲ 100 μm时，面内热导率与厚度对散热效果具有等效作用：相同热流因子下，不同面内热导率与厚度组合的温度分布基本一致；提高热流因子可显著降低器件表面温度，但当其过高时散热性能增益急剧减弱；当厚度超过1 mm时，因侧面积增大导致垂直方向热阻及对流面积变化，二维假设不再适用。研究团队进一步采用稳态温差法对系列商用石墨膜样品开展验证实验。实验数据与有限元模拟分析结果基本一致，证实了热流因子可作为指导导热膜选型的有效参数。实验数据同样揭示了性能增益的饱和现象：当热流因子较小时，其数值的微小提升能带来温差的显著降低；但随着热流因子持续增大，单位提升所带来的温差减小幅度逐渐变缓——存在一个性能增益的“平台期”或“饱和点”。这一发现为散热膜的优化选型提供了重要边界，提示设计者应避免盲目追求超高参数。