最新最具發(fā)展應(yīng)用前景導(dǎo)熱材料
隨著高功率密度電子及其產(chǎn)品向高集成度、高頻率的趨勢發(fā)展下，耗散功率隨之倍增，散熱問題日益成為制約其電子設(shè)備持續(xù)正常工作的關(guān)鍵因素。為此，超高導(dǎo)熱材料的研發(fā)至關(guān)重要。在人們傳統(tǒng)觀念中導(dǎo)熱性能最佳的幾乎是傳統(tǒng)金屬材料如：銅、銀及鋁等等，今天小編就為大家介紹一下最新最具發(fā)展應(yīng)用前景的具有超高導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱散熱材料。
一、石墨，石墨是碳元素組成的材料具有超高的導(dǎo)熱率。根據(jù)計(jì)算，石墨在平行于晶體層方向上的熱導(dǎo)率理論上可高達(dá)4180Ｗ.ｍ-1.Ｋ-1。高定向裂解石墨在其面向上的熱導(dǎo)率更是能夠達(dá)到2000Ｗ.ｍ-1.Ｋ-1；以聚酰亞胺薄膜為原料經(jīng)高溫碳化和石墨化熱處理后得到的人工石墨薄膜，具有高度的石墨陣列取向和高導(dǎo)熱性能，熱導(dǎo)率可達(dá)1000~1600Ｗ.ｍ-1.Ｋ-1。
二、石墨烯，石墨烯是一種從石墨中經(jīng)特殊工藝剝離出來的單層碳原子面材料，具有由單層碳原子以正六邊形結(jié)構(gòu)緊密排列構(gòu)成的呈蜂窩狀的二維平面結(jié)構(gòu)。單層懸浮石墨烯的室溫?zé)釋?dǎo)率可達(dá)到3000~5300Ｗ.ｍ-1.Ｋ-1超高的導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱材料。國內(nèi)已成功制備出了696.78㎡的單層石墨烯，這一成功制備必將大大擴(kuò)展石墨烯的應(yīng)用前景，將對手機(jī)、平板電腦、電氣設(shè)備等高端電子消費(fèi)終端產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造帶來深遠(yuǎn)而積極的影響。
三、金剛石薄膜，天然金剛石的室溫?zé)釋?dǎo)率是已知自然界材料中最高的，其導(dǎo)熱率為2000~2100Ｗ.ｍ-1.Ｋ-1。人工合成金剛石單晶，根據(jù)計(jì)算36℃時(shí)的熱導(dǎo)率可達(dá)2990Ｗ·ｍ-１·Ｋ-１。人工合成金剛石的生產(chǎn)工藝須依靠高溫高壓技術(shù)，極大增加了生產(chǎn)成本；自從化學(xué)氣相沉積法被用來制備金剛石薄膜以來，得到的薄膜產(chǎn)品面積大、質(zhì)量高，且成本相對較低。用直流熱陰極氣相沉積法在鉭盤上得到了透明金剛石薄膜，薄膜尺寸為直徑40~80ｍｍ，膜厚達(dá)4.2ｍｍ，熱導(dǎo)率達(dá)1000~1200Ｗ·ｍ-1·Ｋ-1。
四、碳纖維及C/C復(fù)合材料，碳纖維是由有機(jī)纖維或低分子烴氣體原料在惰性氣體中經(jīng)碳化及高溫石墨化處理而得到。當(dāng)石墨晶格在纖維的軸向上獲得高度擇優(yōu)定向后，會具有超高的熱導(dǎo)率。碳纖維及C/C復(fù)合材料超高導(dǎo)熱材料是以高導(dǎo)熱碳纖維為原料制得的C/C復(fù)合材料，具有高溫強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)小、自潤滑性良好和熱導(dǎo)率較高等一系列優(yōu)異性能。
五、碳納米管及其復(fù)合材料，碳納米管是由碳原子形成的單層或多層石墨卷曲形成的低維結(jié)構(gòu)材料。碳納米管具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，且只能在一維方向上（軸向）傳遞熱能。據(jù)報(bào)道，長2.6μｍ、直徑為 1.7ｎｍ 的碳納米管在室溫下的熱導(dǎo)率達(dá) 3500Ｗ·ｍ-１·Ｋ-１。將碳納米管加入聚合物中可獲得低填充量高導(dǎo)熱聚合物基復(fù)合導(dǎo)熱材料。
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