上海大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院劉建影教授團(tuán)隊(duì)最近在石墨烯散熱研究上取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在材料科學(xué)國(guó)際頂級(jí)雜志《Advanced Functional Materials》（IF2014=10.439）（《先進(jìn)功能材料》）。

石墨烯是二維的單層碳原子晶體，與三維材料相比，其低維結(jié)構(gòu)可顯著削減晶界處聲子的邊界散射，并賦予其特殊的聲子擴(kuò)散模式。石墨烯是已知的導(dǎo)熱系數(shù)最高的材料，其導(dǎo)熱率達(dá)到5300 W/mK，是常見(jiàn)導(dǎo)熱材料Cu（401 W/mK）的13倍多。石墨烯所具有的快速導(dǎo)熱與散熱特性使得石墨烯成為極佳的散熱材料，可用于智能手機(jī)、平板手持電腦、大功率節(jié)能LED照明、衛(wèi)星電路、激光武器、高集成度系統(tǒng)熱點(diǎn)等的散熱。

盡管石墨烯在熱管理領(lǐng)域極具發(fā)展?jié)摿Γ@些性能都是基于其微觀的納米尺度，難以直接利用。因此，將納米尺度的石墨烯制備成宏觀的薄膜材料并保持其納米效應(yīng)， 同時(shí)減少其和基底的界面接觸熱阻，是石墨烯在熱管理規(guī)?；瘧?yīng)用的重要途徑。劉建影教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)以上問(wèn)題，采用化學(xué)還原氧化石墨烯并采用真空抽濾的方法制備石墨烯薄膜，結(jié)果顯示用該方法制備的20微米薄膜，其橫向熱導(dǎo)率達(dá)到1600 W/mK，同時(shí)，該方法適合大規(guī)模工業(yè)制備。針對(duì)石墨烯薄膜和二氧化硅界面接觸熱阻大的問(wèn)題，該團(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，引入功能化分子后，熱點(diǎn)的散熱效果提高了近1倍。分子動(dòng)力學(xué)的模擬結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

這一發(fā)現(xiàn)不僅為石墨烯導(dǎo)熱薄膜的規(guī)模化制備提供了依據(jù)，而且在石墨烯薄膜的功能化及其對(duì)熱傳遞所起作用等基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題取得進(jìn)展，已經(jīng)在線發(fā)表在材料學(xué)頂級(jí)期刊Advanced Functional Materials上。

該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、上?？莆?、歐盟以及瑞典戰(zhàn)略基金等相關(guān)項(xiàng)目的資助。該成果是劉建影教授團(tuán)隊(duì)自2013年以來(lái)，在石墨烯散熱領(lǐng)域發(fā)表又一高水平論文，據(jù)統(tǒng)計(jì)，劉建影教授團(tuán)隊(duì)已經(jīng)是第四次以上海大學(xué)署名在先進(jìn)材料和先進(jìn)功能材料雜志上發(fā)表論文。

來(lái)源：上海大學(xué)新聞網(wǎng)