超级蒙烯

本研究对石墨烯“蒙皮”与铜材料界面热传导模式和机制的探究，除了验证蒙烯铜材料的设计理念以外，还对蒙烯材料的工艺优化、性能提升和应用拓展提供了理论依据，也为石墨烯及其他可扩展复合材料的跨尺度性质研究和发展奠定了坚实的理论与实践基础。

北京大学刘忠范院士团队在《Advanced Science》发表创新成果：利用流化床化学气相沉积（FB-CVD）技术，成功为氧化铝（Al₂O₃）粉末披上高质量、连续的石墨烯“外衣”，制备出导热性能大幅跃升的复合粉末及热界面材料。这项技术攻克了高质量石墨烯复合材料可控制备难题，为下一代电子器件散热带来新希望。

研究发现，在相同尺寸条件下，铜粉基体表面生长的石墨烯含量显著高于铜箔基体。得益于石墨烯优异的面内热导性能和层间导热特性，蒙烯铜粉材料内部能够形成更为完善的三维导热网络，大幅提升了热量传递路径的连通性和传热效率，使其能够满足更高要求的散热应用场景。值得注意的是，在石墨烯层数相同的条件下，蒙烯铜粉相较于纯铜热导率的提升达到传统石墨烯掺杂铜复合材料的8倍。这一突破性发现充分验证了蒙烯铜复合材料作为新一代高效热管理材料的应用潜力。

研究发现乙烯/乙炔衍生的C2/C2H及丙烷衍生的C3/C3H是驱动石墨烯生长的关键活性物种，其中C2H和C3凭借优异的迁移能力主导成核过程。实验验证乙炔、乙烯与丙烷可作为理想碳源，其协同作用有效促进石墨烯合成。该发现揭示了石墨烯包覆玻璃纤维（GGFF）的合成机制，为绝缘基底上石墨烯的可控生长提供了理论支撑，对新型结构-功能一体化复合材料的开发具有重要科学参考价值。

本研究中，通过化学气相沉积（CVD）在GGFF中的每根石墨烯覆盖玻璃纤维上原位生长高质量、厚层的h-BN层。该过程因基底的非催化、非金属特性而极具挑战性。这种原位符合性h-BN封装成功解锁了GGFF内的导电网络，显著提升了其在压力/变形条件下的电学稳定性，同时未牺牲织物的内在柔韧性和结构。

通过调节石墨烯厚度和AFF孔径，GAFF的片状电阻（1-10 000Ω·sq−1）、电热能力（高达约1400 °C）以及电磁反射率（约0.003至0.91）和透射率（约0.98至0.0001）均具有广泛的可调性。制备出了具有高电磁反射率和低透射率的加热-屏蔽一体化器件（GAFF-HS），以及具有低电磁反射率和高透射率的加热-传输兼容器件（GAFF-HT），这两种器件分别针对不同的应用领域：电磁干扰屏蔽系统和雷达系统的电热防/除冰。

主要内容围绕着一种创新的预熔基底促进的选择性刻蚀（PSE）策略展开，旨在直接在介电基底上生长高质量的石墨烯。研究团队首先通过调节化学气相沉积（CVD）系统的温度，使玻璃纤维表面达到预熔状态，这一状态的实现是通过在三区高温炉中进行退火处理完成的。在这一过程中，玻璃纤维被加热至特定温度，使其表面达到一种预熔但不破坏其纤维状结构的状态，这为后续的石墨烯生长提供了有利条件。

报告从铜箔单晶化、铜基石墨烯高温生长、石墨烯-铜高温复合等方面，介绍了孙禄钊博士团队近年来发展的新技术和新产品，并交流蒙烯铜材料未来的应用前景。