随着手机等电子产品往更轻薄、续航更久,以及向5G通讯发展,其对散热性能的要求也越来越高。手机等电子产品中的散热组件也越来越受关注。
目前手机中采用的散热膜主要有天然石墨散热膜和聚酰亚胺人工石墨膜。其中,天然石墨散热膜产品厚度难以降低且热导率偏低,使用日益受限。“市场上广泛采用的是聚酰亚胺人工石墨散热膜,其热导率普遍600~1500W/(m·K),最优质的产品可达1950W/(m·K)左右,最薄的产品可薄至10微米。然而,该产品成本较高,每平方米的成本至少为400元,且产品加工过程良品率不高,模切过程中薄膜边缘容易掉粉,需做包边处理,费用不菲。”
石墨烯是由单层碳原子排列成六边形晶格的一种异形体(形式)。它是碳的许多其他异形体的基本结构元素,如石墨、钻石、碳、碳纳米管和富勒烯。
从散热性能来说,石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK,是目前为止导热系数最高的碳材料,高于单壁碳纳米管(3500W/mK)和多壁碳纳米管(3000W/mK)。当它作为载体时,导热系数也可达600W/mK。
此外,石墨烯薄膜具有轻薄、强韧的特点,单层石墨烯薄膜厚度仅为0.335nm,特别复合电子薄型化的需求。
华为mate 20x 采用了哪家的石墨烯产品,目前并没有信息披露。不过国内已有不少企业和研究机构都在研究石墨烯散热材料,其中复旦大学高分子科学系卢红斌教授课题组取得了不错的进展。
卢红斌课题组在石墨烯散热膜制备方法和工艺路线进行了创新,开发出具有高效率、高产率、高质量差异化的石墨烯制备技术以及石墨烯散热膜低成本、连续化制备技术。该技术采用独特的鳞片石墨可控膨胀与氧化程度相结合的方法,可最大程度保留原料鳞片石墨的片层尺寸与鳞片结构,从而使制备的石墨烯散热膜具有良好的热导率与力学性能。
“我们制备的高质量石墨烯散热膜从天然石墨出发,成本低廉,材料厚度在2~20微米可控,还可连续弯折20000次以上性能无衰减;工艺过程也最大程度简化,提高了生产效率,降低了能源消耗、环境污染和生产成本,可确保高质量石墨烯散热膜稳定生产。”卢红斌介绍说。
将制备出的散热膜贴到电热片上,电热片温度可下降40℃。石墨烯散热膜成本低、性价比高、工艺过程简洁高效,可望全面替代人造石墨膜,也将为可穿戴设备、柔性显示、高功率武器装备提供新的散热解决方案。
至于卢红斌教授是如何对石墨烯薄膜制备进行创新,石墨烯薄膜在电子产品热管理中的应用现状及前景等,大家可以在“2019新型显示技术及材料创新发展论坛”上和卢教授进行交流!
2000年1月-2001年12月在复旦大学高分子科学系杨玉良教授指导下从事国家科技部重大基础研究项目(973)的应用基础研究。
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