【模切】解析石墨散热材料的原理和运用！

随着电子器材以及产品向高集成度、高运算范畴的发展，耗散功率随之倍增，散热日益成为一个亟待解决的难题。今天跟大家一起来了解石墨散散热材料及原理运用。

1、关于导热

传统的导热资料大部分为金属（Ag、Cu、Al等）、金属氧化物（Fe2O3、BeO、Al2O3等）、以及其他非金属资料（石墨、炭黑、AlN等）。

一直以来，在电子器材和产品散热等范畴，铜质、铝质等传统散热资料都被运用；近年来兴起的石墨烯资料，凭借其优异的导热特性、快速散热特性（与空气对流）以及质轻柔韧等特性，被认为是一类具有竞争力的散热资料。

2、石墨烯散热原理

石墨烯

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。

石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。
   
力学特性

石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa。而利用氢等离

子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度，平均模量可大0.25TPa。 由石墨烯薄片组成的石墨纸拥有很多的孔，因而石墨纸显得很脆，然而，经氧化得到功能化石墨烯，再由功能化石墨烯做成石墨纸则会异常坚固强韧。

热性能

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，石墨烯的弹道热导率可以使单位圆周和长度的碳纳米管的弹道热导率的下限下移。

光学特性

石墨烯具有非常良好的光学特性，在较宽波长范围内吸收率约为2.3%，看上去几乎是透明的。在几层石墨烯厚度范围内，厚度每增加一层，吸收率增加2.3%。

大面积的石墨烯薄膜同样具有优异的光学特性，且其光学特性随石墨烯厚度的改变而发生变化。这是单层石墨烯所具有的不寻常低能电子结构。室温下对双栅极双层石墨烯场效应晶体管施加电压，石墨烯的带隙可在0~0.25eV间调整。施加磁场，石墨烯纳米带的光学响应可调谐至太赫兹范围。

在热力学中，石墨散热器中的石墨烯散热膜的散热包含传导Conduction、对流Convection和辐射Radiation等几种办法。详细举例而言，CPU散热片底座与CPU直接触摸带走热量的办法就归于热传导；常见的散热风扇带动气体流动即热对流；热辐射指的是依靠射线辐射传递热量。一般情况下（400摄氏度以下），散热系统中主要依赖的还是热传导和热对流，其间热传导主要与散热器资料的导热系数和热容有关，热对流则主要与散热器的散热面积有关。

3、石墨烯散热膜的优势和运用

作为高导热系数的石墨烯散热膜并非资料；但是在必定的运用条件下，它具有必定优势，如在局部过热、需快速导热、空间约束等运用条件下，可以针对性地选用石墨烯散热膜，当然有时也需求跟金属散热器合作运用。

石墨散热器中的石墨烯散热膜是一种很薄，且具有柔韧性的的导热资料，综合性能优异，为电子产品的薄型化发展供给了可能。

石墨烯散热膜具有杰出的再加工性，可根据用途与PET等其他薄膜类资料复合。此外，这种资料有弹性，可裁切冲压成示意形状，并可多次弯折；可将点热源转换为面热源的快速热传导，具有较高的导热性能。除了传统办法之外，石墨烯散热膜是供给散热办理或在有限区域内功率器材散热或者供给辅助功率器材散热的材料。

1>局部过热下的运用情形

石墨烯散热膜具有较高的水平导热系数，因而，它可以将热量进行快速的水平方向的传导，使水平方向整个外表热量分布均匀，消除局部过热。

2>笔直散热空间约束下的情形

假如笔直散热空间有限，用金属散热器无法保证有效的散热面积，一起导热系数也有可能偏低，因而可以利用石墨烯散热膜进行水平方向的延展。

散热系统需求结合详细的运用环境进行整体考虑，包含吸热才能、导热才能和散热才能等方面；考虑到实践运用受到众多条件的制约，需求快速建立热平衡才能发挥大的散热效应。

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