导热系数高达738.6 W/mK！垂直石墨烯热界面材料新突破！

中国粉体网讯  随着高端信息产业的高速发展，电子器件朝大功率化和高集成化发展，使得电子设备在使用过程中产生大量的热量，如果这些热量保存在电子器件中，电子设备的使用寿命将会大大缩短。有研究表明，电子元器件温度每升高2℃，电子元器件使用寿命下降10%，电子元器件在50℃时的使用寿命只有在25℃时的1/6。因此，要想使电子器件有更长的使用寿命，必须解决器件的散热问题。

通常，在发热的元件和散热器中间填充热界面材料（TIMs），可以在两个表面形成良好接触，驱除其间热导率较低的空气，从而实现较好的散热效果。TIMs需要具有优异的可压缩性和适当的厚度，以满足器件设计和制造公差的要求，同时也能够符合粗糙的装配表面，以减少界面热阻。然而，由于散热性能有限，现有的商用TIMs无法满足功率密度显著增加的器件的需求。

近日，武汉理工何大平、王哲团队针对用于高效散热的TIMs的开发取得最新进展。在这项工作中，基于垂直石墨烯单体(VGMs)内银浆的体积收缩，实现了超高kt (738.6 W/mK)和低r接触(29.2 Kmm²/W)的TIMs。出色的kt来自垂直排列的石墨烯薄膜(GFs)，具有出色的面内导热性。此外，GFs之间的银浆加热后会收缩，导致GFs软端暴露，形成可变形的表面，从而实现r接触的显著降低。此外，受益于GFs的高面内导热系数，所得VGM TIMs在热管理测试中显示出优越的散热效率，分别比Cu和最先进的商用TIMs高66.7%和143.9%。与最先进的TIMs相比，VGM TIMs的散热效率提高了~2.44倍。该研究结果为先进的TIMs和热管理应用提供了实用的设计指南。研究成果以“Deformable surface design of vertical graphene thermal interface materials for efficient heat dissipation”为题发表在《Cell Reports Physical Science》。

热耦合机理及VGM的制作原理图

VGM的结构特征

 VGM的导热性能

实际散热性能

（中国粉体网编辑整理/山川）

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