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GFS大规模生产厚石墨烯薄膜，用于下一代热管理应用


【GFS大规模生产厚石墨烯薄膜，用于下一代热管理应用】
GFS大规模生产厚石墨烯薄膜，用于下一代热管理应用
本文插图
本文要点：连续HPH来制备超厚GF ， 未来功率器件热管理解决方案之一 。
随着对便携式电子设备的集成需求和更好性能的日益增长 ， 预计系统工作温度将继续升高 ， 最终导致功能性能和可靠性下降 。 因此 ， 迫切需要能有效散热、降低热密度的热管理材料 。 由于热解石墨薄膜（PGF）的载热能力低、导热系数低、力学性能差 ， 现有的解决方案不能令人满 。 本文 ， 上海大学刘建影教授及其研究团队在《CARBON》期刊发表名为“Scalable production of thick graphene film for next generation thermal management application”的论文 ， 研究通过用超厚（≥75μm）石墨烯薄膜（GF）代替PGF解决了问题 ， 超过三倍的高热通量承载能力 。 大结晶度和牢固结构的共轭赋予GFs出色的导热性能（高达1204±35 W m-1?K -1） ， 大的热通量承载能力和良好的可折叠性（5000个循环折叠） 。 此外 ， 这种GF是基于经济高效的工业方法生产 ， 该方法结合了连续高压均质处理（HPH） ， 具有巨大的潜力 ， 可作为热管理应用的新途径 。
GFS大规模生产厚石墨烯薄膜，用于下一代热管理应用
本文插图
图1 。 a）原始GTO薄片的SEM图像 。
b）通过HPH制备sGO悬浮液的示意图 。
c）GO膜的制造过程示意图 。
d）不同回合HPH后 ， 悬浮液的粘度和pH值的变化 。
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图2 。 a）HPH2轮后sGO薄片的AFM图像 。 b）a）的高倍率AFM图像视图 。 c）相应的横截面轮廓 。 d）sGO的薄片横向尺寸直方图 。 e）sGO薄片的厚度直方图 。
GFS大规模生产厚石墨烯薄膜，用于下一代热管理应用
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图3 。 a）GOF ， GFs-140 ， GFs-1500 ， GFs-2850的元素组成的XPS光谱 。
b）高分辨率XPS分析（C1s） 。
c）GOF ， GFs-140 ， GFs-1500 ， GFs-2850的结晶度演化和层间固结的XRD光谱 。
d）拉曼光谱 。
e）洛伦兹拟合对测得的GFs-2850的拉曼G'峰进行拟合 。
f）未加压的GFs-2850表面的SEM图像 。
g）未加压的GFs-2850的横截面图像 。
h）压制的GFs-2850的俯视图 。
i）压制的GFs-2850的侧视图 。
GFS大规模生产厚石墨烯薄膜，用于下一代热管理应用
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图4 。 a）不同厚度的GF的光学图像 。
b）通过超激光闪光测量的厚GF和PGF的面内热导率
c）GF和PGF的热导率统计 ，
d）机械压制过程的示意图 。
e）PGF-75 ， GF-75 ， PGF-220 ， GF-220红外热图像 。
f）在标准模板中220μmGF和PGF的红外热图像 。
g）弯曲试验后GF的表面形态变化的SEM图像 。
h）弯曲试验后PGF的表面形态变化的SEM图像 。
i）弯曲试验前后的GF和PGF红外热像图 。
总之 ， 一种经济有效的准工业方法 ， 连续HPH来制造厚的GF ， 这是未来功率器件最现实的热管理解决方案之一 。 所获得的GF具有1204±35Wm -1 ?K -1的导热率 ， 显示出优异的柔韧性和优异的散热性能 ， 这明显优于目前商业应用的PGF 。 与通过离心 ， 剪切混合 ， 超声处理处理的低浓度GO悬浮液蒸发进行的经常报告的研究相比 ， 在厚GFs生产中使用HPH和织物基质无疑会节省更多时间 ， 能源效率和成本效益 。 这种新颖的加工方法将能够大规模制造大面积 ， 厚而柔软的GF ， 用于热管理应用 。


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