石墨烯薄膜在散熱領(lǐng)域中的應(yīng)用有哪些

單層和少數(shù)層石墨烯

將微機(jī)械剝離法制備的少數(shù)層石墨烯薄片應(yīng)用于高功率的電子器件散熱，結(jié)果表明當(dāng)工作熱通量在250 W/cm2 時(shí)，熱點(diǎn)的溫度下降了20 ℃之多。但是，由于難以控制少數(shù)層石墨烯的形狀、層數(shù)、大小，并且制備效率低下，而實(shí)際應(yīng)用中要求石墨烯質(zhì)量高、形狀和大小可控、產(chǎn)量高、價(jià)格低。故此微機(jī)械剝離的石墨烯不適合實(shí)際應(yīng)用到國內(nèi)半導(dǎo)體工業(yè)中。

在化學(xué)氣相沉積制備石墨烯并將其應(yīng)用到高功率芯片的熱點(diǎn)散熱方面做了一些工作。將用化學(xué)氣相沉積制備的石墨烯轉(zhuǎn)移到熱功率芯片上，當(dāng)熱通量為430 W/cm2，發(fā)現(xiàn)單層和少數(shù)層石墨烯能使熱功率芯片上熱點(diǎn)的溫度分別降低13 ℃和8 ℃，并討論了影響其散熱效率不同的原因。此外，還研究了不同的封裝結(jié)構(gòu)對(duì)散熱效率的影響，如加入鋁熱沉，采用倒裝芯片技術(shù)，用不同的溫度檢測(cè)方法比較了化學(xué)氣相沉積法制備的石墨烯散熱片對(duì)功率芯片熱點(diǎn)散熱的影響，結(jié)果表明，石墨烯在不同的結(jié)構(gòu)中均能使芯片的熱點(diǎn)溫度降低。

另外，西安交大也做了類似的工作，他們將單層不連續(xù)石墨烯、單層連續(xù)石墨烯和雙層連續(xù)石墨烯應(yīng)用在功率芯片上的散熱，結(jié)果表明單層連續(xù)石墨烯有較好的散熱效果。韓國延世大學(xué)的Bae 等將化學(xué)氣相沉積的石墨烯應(yīng)用到柔性器件的散熱，也取得了不錯(cuò)的效果。

利用化學(xué)氣相沉積制備的石墨烯，其散熱效果不僅取決于石墨烯片的大小及層數(shù)，而且在轉(zhuǎn)移的過程中很容易引入雜質(zhì)或產(chǎn)生褶皺和裂紋，這些也會(huì)影響石墨烯散熱片的散熱效果。如Pettes 等研究了殘留的PMMA 對(duì)石墨烯熱導(dǎo)率的影響。總之，對(duì)于化學(xué)氣相沉積制備的石墨烯，當(dāng)務(wù)之急是提高質(zhì)量和優(yōu)化轉(zhuǎn)移方法，減少其轉(zhuǎn)移過程中的損壞。而從長遠(yuǎn)看，直接將石墨烯生長在功率芯片表面而非通過轉(zhuǎn)移的方法，是提高其散熱效果的根本。

石墨烯薄膜

將石墨烯制備成宏觀薄膜并保持其微觀納米效應(yīng)是石墨烯應(yīng)用到熱管理中的重要途徑。液相剝離是基于溶液制程的一種方法，這種方法容易通過旋涂、滴涂、浸涂、噴涂和靜電紡絲等方法形成薄膜。美國加州大學(xué)河濱分校的Balandin 研究組將石墨烯溶液涂覆在塑料基板表面，結(jié)果表明其熱導(dǎo)率達(dá)到40~90 W/(m·K)，熱導(dǎo)率比沒有涂覆石墨烯膜的樣品高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。本研究組用3? 法測(cè)試了通過真空抽濾所得的石墨烯薄膜，發(fā)現(xiàn)其橫向熱導(dǎo)率達(dá)約110 W/(m·K)，將其應(yīng)用到功率芯片的散熱，結(jié)果表明當(dāng)熱通量為1200 W/cm2 時(shí)，熱點(diǎn)溫度下降了6 ℃。

湖南艾普德工業(yè)技術(shù)有限公司是一家專業(yè)提供各種新材料電熱設(shè)備及感應(yīng)加熱設(shè)備的成套解決方案的科技型企業(yè)，公司目前生產(chǎn)的主要設(shè)備有高溫石墨化爐，真空釬焊爐，碳化爐，致力于為顧客提供穩(wěn)定、可靠的高端技術(shù)產(chǎn)品，為新材料領(lǐng)域的應(yīng)用做出貢獻(xiàn)！咨詢熱線：15386245580.