寧波材料所在石墨烯/高分子導(dǎo)熱復(fù)合材料方面取得進展

    隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的不斷進步和電子工業(yè)的不斷發(fā)展，電子設(shè)備的散熱問題日益受到關(guān)注，越來越多的導(dǎo)熱材料被應(yīng)用于攜帶型裝置、電子設(shè)備和能源領(lǐng)域。高分子聚合物是經(jīng)常用于電子設(shè)備制造和集成電路封裝的材料，但是高分子本身熱導(dǎo)率不高，一般低于0.5 W/m·K，不能滿足高功率電子裝備的應(yīng)用需求。針對這一缺點，本征熱導(dǎo)率高的石墨烯已被廣泛利用作為納米填料與高分子共混，形成復(fù)合材料，以提高整體熱導(dǎo)率。然而，共混法制備的復(fù)合材料對于熱導(dǎo)率的提升效果十分有限，因此，在高分子基底中構(gòu)建具有導(dǎo)熱連續(xù)網(wǎng)絡(luò)的三維石墨烯結(jié)構(gòu)是解決這一問題的有效手段。

　　中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所表面事業(yè)部功能碳素材料團隊開發(fā)了一種低成本、工藝簡單、且能大規(guī)模應(yīng)用的石墨烯/高分子高導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備方法，將高分子粉體表面均勻包裹上石墨烯納米片，再通過熱壓制備成復(fù)合材料。通過此工藝，石墨烯能在高分子基底中形成胞室狀的三維結(jié)構(gòu)，其復(fù)合材料熱導(dǎo)率能達(dá)到一般熔融混合法產(chǎn)品的兩倍。這種方法適用于各類熱塑性聚合物，包含對聚乙烯、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯等，在重量百分率10%的石墨烯添加量下，能將高分子聚合物的本征熱導(dǎo)率提高5–6倍。這一工作有助于推動石墨烯相關(guān)高分子導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備及應(yīng)用的發(fā)展。

　　目前，相關(guān)工作已被《材料化學(xué)雜志A》（Journal of Materials Chemistry A，DOI: 10.1039/c7ta00750g)接受。該研究工作獲得國家“青年千人計劃”和中科院“百人計劃”、國家自然科學(xué)基金(51573201)、浙江省公益技術(shù)應(yīng)用研究計劃(2016C31026)以及3315創(chuàng)新團隊項目的資助。

石墨烯/熱塑性高分子導(dǎo)熱復(fù)合材料示意圖、實物圖及相關(guān)表征