背景 隨著電子器件產(chǎn)品逐漸向高集成度、高運算領(lǐng)域的發(fā)展，耗散功率隨之倍增，散熱日益成為一個亟待解決的難題。一直以來，銅質(zhì)、鋁質(zhì)等傳統(tǒng)散熱器的散熱效果被廣為接受，然而金屬材料存在難于加工、耗費能源、密度過大、導電、易變形以及廢料難回收等諸多問題。近年來具有高導熱系數(shù)的石墨散熱膜逐漸占據(jù)電子器件散熱的市場。目前石墨散熱膜已大量應(yīng)用于通訊工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備、SONY/DELL/Samsung 筆記本、中興手機、Samsung PDP、PC 內(nèi)存條，LED 基板等散熱等。隨著石墨烯的發(fā)現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)與石墨相比，石墨烯具有更優(yōu)越的散熱性能，以石墨烯制成的散熱膜散熱性能會大大優(yōu)于石墨。
下面將以石墨散熱膜為例來簡單了解散熱的工作原理
性質(zhì) 石墨散熱膜的主要材料是天然石墨。石墨散熱片具有獨特的晶粒取向，可沿兩個方向均勻?qū)幔粫斐删植窟^熱；平面內(nèi)具有150-1500 W/m-K 范圍內(nèi)的超高導熱性能；片層狀結(jié)構(gòu)可很好地適應(yīng)任何表面；屏蔽熱源與組件的同時改進消費類電子產(chǎn)品的性能；質(zhì)量輕成本低。
散熱原理 散熱膜具有較大的散熱有效表面積，在這個表面上熱力被轉(zhuǎn)移并由外界冷卻媒介帶走。石墨散熱片通過將熱量均勻的分布在二維平面從而有效的將熱量轉(zhuǎn)移，保證組件在所承受的溫度下工作。
應(yīng)用 石墨散熱膜通過在減輕器件重量的情況下提供更優(yōu)異的導熱散熱性能，有效解決電子設(shè)備的熱設(shè)計難題。目前石墨散熱片已大量應(yīng)用于通訊工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備、SONY/DELL/Samsung 筆記本、中興手機、Samsung PDP、PC 內(nèi)存條，LED 基板等散熱等。
應(yīng)用實例 小米手機中應(yīng)用了石墨散熱膜，小米手機采用1.4GHz雙核處理器高通MSM8260，該處理發(fā)熱量相比是很高的，由于采用了使用散熱片，將熱量有效的傳導，使熱量均勻分布在手機機身上，從而不會有局部過熱和過熱死機的情況。
日本松下采用高分子石墨化法生產(chǎn)石墨散熱膜，導熱系數(shù)為700-1750W/m-K，售價為1500-4500元/平米，成本為500-600元/平米。
石墨烯性質(zhì) 最薄最輕:厚0.34nm,比表面積2630m2/g；載流子遷移率最高:室溫下20萬cm2/Vs（硅的100倍）,理論100萬cm2/Vs；電流密度耐性最大:有望達到2億A/cm2；強度最大最堅硬:破壞強度42N/m,楊氏模量與金剛石相當 ；導熱率最高:3000-5000W/mK，是銅的13倍多。由此可見，與石墨和傳統(tǒng)散熱材料相比，石墨烯所具有的快速導熱特性與快速散熱特性將使得石墨烯成為極佳的散熱材料。
應(yīng)用方向 智能手機、平板手持電腦、大功率節(jié)能LED照明、超LCD電視等的散熱。
石墨烯散熱膜
2013年，貴州新碳高科有限責任公司推出的中國首個純石墨烯粉末產(chǎn)品--柔性石墨烯散熱膜，該石墨烯散熱膜外觀與錫箔紙相似，柔韌能任意折疊，可用剪刀剪成任意形狀，膜厚度控制在25微米左右，相當于普通A4紙的三分之一厚。據(jù)機構(gòu)認證顯示，該產(chǎn)品相較于常用的銅散熱材料將提升4-6倍的散熱效果，并具有良好的可加工性。
LED照明燈具通過一塊電致發(fā)光的半導體材料芯片實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)化，在使用或運作的過程中都會產(chǎn)生熱能及溫升現(xiàn)象，目前高功率LED燈具的轉(zhuǎn)換率僅有20%會轉(zhuǎn)換成光，其余80%會轉(zhuǎn)換為熱，如果不能將熱量導出燈具之外，將影響LED的發(fā)光效率和使用壽命，導致嚴重光衰及燈具毀損的后果。國CREE所發(fā)布的LED壽命報告顯示，溫度每下降10℃壽命將延長2倍且光通量提升3%～8%。被動式散熱是目前LED照明廣泛采用的一種散熱方式，在這種方式中，選擇合適的散熱片至關(guān)重要。將石墨烯與塑料的有機結(jié)合，利用石墨烯具有的快速導熱特性與快速散熱特性，實現(xiàn)了對塑膠導熱性的改性，可達到熱傳導特性與加工性的良好平衡。石墨烯導熱塑料若能在LED照明產(chǎn)品上面的大規(guī)模使用，帶來的將是新技術(shù)革命性的創(chuàng)新，同時帶來LED照明產(chǎn)品價格的大幅下降。
瑞典Chalmers理工大學的科學家們研究出的首例硅基電子設(shè)備石墨烯散熱膜，可以將信息處理器內(nèi)發(fā)熱區(qū)的工作溫度有效降低25%，從而極大地延長了電腦和其他電子設(shè)備的使用壽命。這項發(fā)現(xiàn)為未來電子設(shè)備小型化的發(fā)展打開了一扇新的大門，突破了傳統(tǒng)的技術(shù)屏障。
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