解析石墨散熱材料的原理和運用！

       隨著電子器材以及產品向高集成度、高運算范疇的發展，耗散功率隨之倍增，散熱日益成為一個亟待解決的難題。今天跟大家一起來了解石墨散散熱材料及原理運用。

1、關于導熱

       傳統的導熱資料大部分為金屬（Ag、Cu、Al等）、金屬氧化物（Fe2O3、BeO、Al2O3等）、以及其他非金屬資料（石墨、炭黑、AlN等）。

       一直以來，在電子器材和產品散熱等范疇，銅質、鋁質等傳統散熱資料都被運用；近年來興起的石墨烯資料，憑借其優異的導熱特性、快速散熱特性（與空氣對流）以及質輕柔韌等特性，被認為是一類具有競爭力的散熱資料。

2、石墨烯散熱原理

石墨烯

       石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。

石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性，在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景，被認為是一種未來革命性的材料

力學特性

       石墨烯是已知強度最高的材料之一，同時還具有很好的韌性，且可以彎曲，石墨烯的理論楊氏模量達1.0TPa，固有的拉伸強度為130GPa。而利用氫等離子改性的還原石墨烯也具有非常好的強度，平均模量可大0.25TPa。 由石墨烯薄片組成的石墨紙擁有很多的孔，因而石墨紙顯得很脆，然而，經氧化得到功能化石墨烯，再由功能化石墨烯做成石墨紙則會異常堅固強韌。

熱性能

       石墨烯具有非常好的熱傳導性能。純的無缺陷的單層石墨烯的導熱系數高達5300W/mK，是目前為止導熱系數最高的碳材料，高于單壁碳納米管（3500W/mK）和多壁碳納米管（3000W/mK）。當它作為載體時，導熱系數也可達600W/mK。此外，石墨烯的彈道熱導率可以使單位圓周和長度的碳納米管的彈道熱導率的下限下移。

光學特性

       石墨烯具有非常良好的光學特性，在較寬波長范圍內吸收率約為2.3%，看上去幾乎是透明的。在幾層石墨烯厚度范圍內，厚度每增加一層，吸收率增加2.3%。

       大面積的石墨烯薄膜同樣具有優異的光學特性，且其光學特性隨石墨烯厚度的改變而發生變化。這是單層石墨烯所具有的不尋常低能電子結構。室溫下對雙柵極雙層石墨烯場效應晶體管施加電壓，石墨烯的帶隙可在0~0.25eV間調整。施加磁場，石墨烯納米帶的光學響應可調諧至太赫茲范圍。

       在熱力學中，石墨散熱器中的石墨烯散熱膜的散熱包含傳導Conduction、對流Convection和輻射Radiation等幾種辦法。詳細舉例而言，CPU散熱片底座與CPU直接觸摸帶走熱量的辦法就歸于熱傳導；常見的散熱風扇帶動氣體流動即熱對流；熱輻射指的是依靠射線輻射傳遞熱量。一般情況下（400攝氏度以下），散熱系統中主要依賴的還是熱傳導和熱對流，其間熱傳導主要與散熱器資料的導熱系數和熱容有關，熱對流則主要與散熱器的散熱面積有關。

3、石墨烯散熱膜的優勢和運用

      作為高導熱系數的石墨烯散熱膜并非資料；但是在必定的運用條件下，它具有必定優勢，如在局部過熱、需快速導熱、空間約束等運用條件下，可以針對性地選用石墨烯散熱膜，當然有時也需求跟金屬散熱器合作運用。

       石墨散熱器中的石墨烯散熱膜是一種很薄，且具有柔韌性的的導熱資料，綜合性能優異，為電子產品的薄型化發展供給了可能。

       石墨烯散熱膜具有杰出的再加工性，可根據用途與PET等其他薄膜類資料復合。此外，這種資料有彈性，可裁切沖壓成示意形狀，并可多次彎折；可將點熱源轉換為面熱源的快速熱傳導，具有較高的導熱性能。除了傳統辦法之外，石墨烯散熱膜是供給散熱辦理或在有限區域內功率器材散熱或者供給輔助功率器材散熱的材料。

1>局部過熱下的運用情形

       石墨烯散熱膜具有較高的水平導熱系數，因而，它可以將熱量進行快速的水平方向的傳導，使水平方向整個外表熱量分布均勻，消除局部過熱。

2>筆直散熱空間約束下的情形

       假如筆直散熱空間有限，用金屬散熱器無法保證有效的散熱面積，一起導熱系數也有可能偏低，因而可以利用石墨烯散熱膜進行水平方向的延展。

散熱系統需求結合詳細的運用環境進行整體考慮，包含吸熱才能、導熱才能和散熱才能等方面；考慮到實踐運用受到眾多條件的制約，需求快速建立熱平衡才能發揮大的散熱效應。

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