[01924901]石墨烯导热膜制备技术

项目简介及应用领域

随着技术的发展和进步，电子产品逐步向集成化、高功率、多功能方向发展。芯片由于大量产热形成局部热点，直接影响设备的可靠性和寿命，引起电子器件失效，甚至造成整个装备瘫痪。因此，开发先进的扩热材料对大功率电子产品的发展至关重要，是解决大功率电子设备芯片高可靠性板卡散热的关键技术。石墨烯是目前已知面内导热性能最好的材料，其热导率是铜的 10 倍以上，并兼具密度低、力学性能优异、柔性和稳定性高等优点，是研制高性能扩热材料的首选。通过自下而上的方式组装超厚型石墨烯膜，是突破现有散热材料厚度瓶颈的可行方向，并成为热管理领域的研究热点和行业共识。

 现阶段石墨烯膜的工业化制备绝大多数是采用氧化石墨烯为原料，首先通过Hummers 法得到氧化石墨烯分散液，然后通过自然干燥、真空抽滤或涂布等方法得到自支撑的氧化石墨烯薄膜，并通过化学还原、热处理等方法得到还原氧化石墨烯薄膜，最后通过高温石墨化提高结晶度，得到高导热石墨烯薄膜。影响该方法制备得到石墨烯膜热导率最重要的因素是组装成膜的石墨烯片的热导率。由于氧化石墨烯分散液的制备通常在强酸条件下进行，破坏石墨烯的平面结构，同时引入了环氧官能团，造成声子散射增加。氧化石墨烯膜需要经过 1000℃热处理以除去环氧、羟基、羰基等环氧官能团，然后再经过 2800℃的高温对它进行石墨化，然后进行分级致密化，才能做成高柔韧性、高密度的导热膜。可以发现使用氧化石墨烯制备石墨烯导热膜步骤繁琐、工艺路线长、工艺控制点多，在热处理过程中还要保持其完整性，如力学性能、高致密程度、平整性等，这对石墨烯薄膜的制备工艺提出了更高的要求，这必然导致高的能耗和设备的复杂性。 除了通过还原氧化石墨烯薄膜，石墨烯膜还可通过石墨烯分散液的方法制备。由石墨烯分散液制备石墨烯薄膜的最大优势在于保留了石墨烯的平面结构，使得薄膜具有比较高的本征热导率。电化学剥离的石墨烯（特别是阴极剥离的石墨烯）可以在不经过高温热处理的情况下保留完整的平面晶格结构，且剥离过程不存在强机械力，所得石墨烯片层尺寸大，制备石墨烯膜的过程技术上可套用工业级成熟的辊压成膜技术，在石墨烯导热膜制备领域具有极大的应用前景。另外，其具有较完整的平面晶格结构有望避免高耗能且对设备要求高的碳化或高温石墨化过程，实现节能减排，更易于实现低成本、规模化、标准化，因而以电化学剥离石墨烯为原料进行石墨烯散热膜的制备研究，具有良好的工业应用前景。

Ø 投资与收益

建成一条年产能为 1000 平方米的石墨烯散热膜生产示范线；年产 2 万平方

米的石墨烯膜工艺包；石墨烯膜厚度100～300μm可调，面内热导率≥1000 W/mK，

垂直热导率≥5 W/mK；预计投资需求：400～500 万元

投资规模

100 万～500 万