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近日，中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所丁古巧、何朋團(tuán)隊(duì)與寧波大學(xué)王剛團(tuán)隊(duì)在材料科學(xué)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《Advanced Functional Materials》。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性提出以芳綸膜為前驅(qū)體，結(jié)合高溫石墨化工藝，成功制備出兼具低缺陷、大晶粒與高取向特性的雙向高導(dǎo)熱石墨膜，在厚度控制與導(dǎo)熱性能之間實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵平衡，為高性能熱管理材料研發(fā)開辟了新路徑。 傳統(tǒng)石墨膜材料在追求高面內(nèi)熱導(dǎo)率時(shí)，往往面臨厚度增加導(dǎo)致面外導(dǎo)熱性能下降的矛盾。針對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)從材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，以芳綸膜為前驅(qū)體，通過精確調(diào)控高溫石墨化工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了石墨膜晶體結(jié)構(gòu)的定向優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該材料在厚度達(dá)到特定范圍時(shí)，面內(nèi)熱導(dǎo)率顯著提升，同時(shí)面外熱導(dǎo)率突破傳統(tǒng)材料的性能瓶頸，展現(xiàn)出優(yōu)異的雙向?qū)崮芰Α?br /> 
雙向高導(dǎo)熱石墨膜的導(dǎo)熱性能及其在電子熱管理中的應(yīng)用 研究團(tuán)隊(duì)通過微觀結(jié)構(gòu)表征發(fā)現(xiàn)，芳綸膜前驅(qū)體在高溫石墨化過程中形成了高度有序的層狀結(jié)構(gòu)，晶粒尺寸顯著增大且缺陷密度大幅降低。這種結(jié)構(gòu)特性使得熱量在面內(nèi)方向能夠快速傳遞，而在面外方向也具備高效的熱傳導(dǎo)通道，從而在保證材料柔韌性與可加工性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)熱性能的全面提升。 這一成果的突破性在于，團(tuán)隊(duì)通過材料設(shè)計(jì)與工藝創(chuàng)新的協(xié)同作用，成功解決了高導(dǎo)熱石墨膜在厚度與性能之間的矛盾。相較于傳統(tǒng)石墨膜材料，新型雙向高導(dǎo)熱石墨膜在保持輕薄特性的同時(shí)，面內(nèi)熱導(dǎo)率與面外熱導(dǎo)率均達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，為電子器件、航空航天、新能源等領(lǐng)域的熱管理需求提供了高性能解決方案。 研究團(tuán)隊(duì)表示，未來將進(jìn)一步優(yōu)化工藝參數(shù)，探索不同前驅(qū)體材料的應(yīng)用潛力，并推動(dòng)該材料在高性能散熱模組、柔性電子器件等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。此次研究不僅為石墨膜材料的性能提升提供了理論依據(jù)與技術(shù)支撐，也為新型熱管理材料的開發(fā)提供了重要參考。 |
