一种热导率达1004.4W/mK的石墨烯热界面材料
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背景介绍
为满足更高的计算和数据处理性能要求，智能手机芯片（SoC）和其他微电子设备通常拥有数百亿个密集集成的晶体管布局和多核设计，高密度的集成电路导致其热流密度显著增加。目前，均热板液冷（VCLC）是解决智能手机散热问题的主流技术，但单一的VCLC技术不足以满足最新的SoC散热需求。将VCLC技术与高导热石墨烯薄膜（GF）相结合以增强传热是解决高热流密度下散热挑战的有效策略。石墨烯薄膜作为一种新兴的高性能热管理材料，由于其独特的蜂窝状晶格结构排列，在二维平面上具有极高的热扩散能力，其本征热导率是传统热管理材料的数倍。此外，石墨烯薄膜还具有重量轻、高度柔韧性和热稳定性等特点。凭借优异的导热性能，石墨烯成为小型电子设备散热的理想材料，高导热石墨烯薄膜的制备也引起了广泛关注。
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成果掠影
近日，北京宇航系统工程研究所徐亚伟团队提出了一种结合磁场诱导组装和催化石墨化制备高导热石墨烯基界面材料的方法。团队将Fe₃O₄ 负载到氧化石墨烯 (GO) 上形成磁性氧化石墨烯 (MGO)，并在外部磁场作用下使其排列成有序结构。然后加入葡萄糖作为碳源，在 800°C下进行热还原，以填充MGO薄膜中的缺陷并减少声子散射。使用Fe作为催化剂在1500°C下进行催化石墨化，将非晶碳转化为石墨化碳，进一步减少声子散射。最后，在1800°C下进行第二次石墨化以修复结构缺陷，最终制备出的石墨烯薄膜热导率为1004.4 W/mK，显著高于在相同条件下还原GO获得的石墨烯薄膜（420.2W/mK）。研究成果以“High thermal conductivity graphene-based interfacial materials through oriented assembly and catalytic graphitization for thermal management”为题发表于《Carbon》期刊。