石墨烯基薄膜在熱管理領(lǐng)域中會有哪些機(jī)遇和挑戰(zhàn)

最近幾年，國內(nèi)外在高溫石墨化爐生產(chǎn)的石墨烯基薄膜散熱方面取得了積極進(jìn)展，接下來需要科學(xué)家和工業(yè)界一起努力，將石墨烯基薄膜應(yīng)用在實際器件熱管理中。目前，國內(nèi)外生產(chǎn)石墨烯基薄膜的機(jī)構(gòu)超過20 家。

國外的如瑞典的斯瑪特高科技股份有限公司（SHT，Smart High Tech AB）在石墨烯導(dǎo)熱膜方面也有自己獨特的技術(shù)，據(jù)報道，SHT 公司的石墨烯薄膜熱導(dǎo)率已超過現(xiàn)有石墨薄膜的熱導(dǎo)率。

從實際應(yīng)用的角度看，高溫石墨化爐生產(chǎn)的石墨烯需要和基板接觸，因此，減少石墨烯薄膜和基板之間的接觸熱阻是石墨烯熱管理應(yīng)用必須考慮的問題。單層或少數(shù)層石墨烯和基板之間的范德華力可以保證石墨烯和基板之間很好的熱耦合。但是石墨烯薄膜由于厚度較大，范德華力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足熱從基板傳遞到石墨烯薄膜上。傳統(tǒng)的連接基板和散熱片之間的導(dǎo)熱膠由于體積和熱導(dǎo)率較低的原因，已經(jīng)滿足不了實際應(yīng)用的需求，必須采用共價鍵等其他的方式，以增強(qiáng)熱傳遞的效率。本團(tuán)隊在這方面做了一些探索性的工作，主要采用在石墨烯薄膜和二氧化硅界面引入功能化分子的方法。實驗結(jié)果表明，引入功能化分子后，熱點的散熱效果提高了近1 倍。

目前，高導(dǎo)熱散熱主要是靠石墨薄膜來解決。從產(chǎn)業(yè)化的角度來看，石墨烯薄膜要進(jìn)入市場，性能既要比石墨薄膜好，價格又要更有優(yōu)勢，才能取代石墨薄膜。這對石墨烯薄膜的產(chǎn)業(yè)化是極大的挑戰(zhàn)。但是，一旦實現(xiàn)，石墨烯將可能進(jìn)入一個至少具有20 個億的高功率器件的散熱應(yīng)用市場。