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上海大学机自学院刘建影教授团队在石墨烯散热研究上取得重要进展
?2015-7-15
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上海大学刘建影教授团队最近在石墨烯散热研究上取得重要进展,相关研究结果发表在材料科学国际顶级杂志《Advanced Functional Materials》。

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石墨烯是二维的单层碳原子晶体,与三维材料相比,其低维结构可显着削减晶界处声子的边界散射,并赋予其特殊的声子扩散模式。石墨烯是已知的导热系数最高的材料,其导热率达到5300 W/mK,是常见导热材料Cu(401 W/mK)的13倍多。石墨烯所具有的快速导热与散热特性使得石墨烯成为极佳的散热材料,可用于智能手机、平板手持电脑、大功率节能LED照明、卫星电路、激光武器、高集成度系统热点等的散热。

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尽管石墨烯在热管理领域极具发展潜力,但这些性能都是基于其微观的纳米尺度,难以直接利用。因此,将纳米尺度的石墨烯制备成宏观的薄膜材料并保持其纳米效应, 同时减少其和基底的界面接触热阻,是石墨烯在热管理规模化应用的重要途径。刘建影教授团队针对以上问题,采用化学还原氧化石墨烯并采用真空抽滤的方法制备石墨烯薄膜,结果显示用该方法制备的20微米薄膜,其横向热导率达到1600 W/mK,同时,该方法适合大规模工业制备。针对石墨烯薄膜和二氧化硅界面接触热阻大的问题,该团队采用在石墨烯薄膜和二氧化硅界面引入功能化分子的方法。实验结果表明,引入功能化分子后,热点的散热效果提高了近1倍。分子动力学的模拟结果进一步证实了实验结果。这一发现不仅为石墨烯导热薄膜的规模化制备提供了依据,而且在石墨烯薄膜的功能化及其对热传递所起作用等基础科学问题取得进展,已经在线发表在材料学顶级期刊Advanced Functional Materials上。该成果的第一作者为刘建影教授的博士生张勇,合作单位为法国中央纳米研究院,瑞典查尔姆斯理工大学和SHT Smart High Tech公司。该研究得到国家自然科学基金,上海科委,欧盟以及瑞典战略基金等相关项目的资助。该成果是刘建影教授团队自2013年以来,在石墨烯散热领域发表又一高水平论文,据统计,刘建影教授团队已经是第四次以上海大学署名在先进材料和先进功能材料杂志上发表论文。

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