最新最具發(fā)展應(yīng)用前景導熱材料
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，超高導熱材料的研發(fā)至關(guān)重要。在人們傳統(tǒng)觀念中導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熱系數(shù)的導熱散熱材料。
一、石墨，石墨是碳元素組成的材料具有超高的導熱率。根據(jù)計算，石墨在平行于晶體層方向上的熱導率理論上可高達4180Ｗ.ｍ-1.Ｋ-1。高定向裂解石墨在其面向上的熱導率更是能夠達到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熱性能，熱導率可達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熱導率可達到3000~5300Ｗ.ｍ-1.Ｋ-1超高的導熱系數(shù)的導熱材料。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展石墨烯的應(yīng)用前景，將對手機、平板電腦、電氣設(shè)備等高端電子消費終端產(chǎn)品的設(shè)計和制造帶來深遠而積極的影響。
三、金剛石薄膜，天然金剛石的室溫熱導率是已知自然界材料中最高的，其導熱率為2000~2100Ｗ.ｍ-1.Ｋ-1。人工合成金剛石單晶，根據(jù)計算36℃時的熱導率可達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4.2ｍｍ，熱導率達1000~1200Ｗ·ｍ-1·Ｋ-1。
四、碳纖維及C/C復合材料，碳纖維是由有機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，會具有超高的熱導率。碳纖維及C/C復合材料超高導熱材料是以高導熱碳纖維為原料制得的C/C復合材料，具有高溫強度高、熱膨脹系數(shù)小、自潤滑性良好和熱導率較高等一系列優(yōu)異性能。
五、碳納米管及其復合材料，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電性和導熱性，且只能在一維方向上（軸向）傳遞熱能。據(jù)報道，長2.6μｍ、直徑為 1.7ｎｍ 的碳納米管在室溫下的熱導率達 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熱聚合物基復合導熱材料。
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