浙江大學研究團隊成功研發高導熱超柔性石墨烯組裝膜

浙江大學研究團隊成功研發高導熱超柔性石墨烯組裝膜

近日，浙江大學高分子系高超團隊研發出一種高導熱超柔性石墨烯組裝膜，這一成果解決了宏觀材料高導熱和高柔性不能兼顧的世界性難題，有望在熱管理、新一代柔性電子器件及航空航天等領域獲得重要應用。文章發表在《材料》上。

高導熱超柔性石墨烯組裝膜導熱率最高達到2053W/mK(瓦特/米開)，接近理想單層石墨烯導熱率的40%，創造宏觀材料導熱率的新紀錄;同時該材料由微褶皺化大片石墨烯組裝而成，具有超柔性，可被反復折疊6000次，承受彎曲十萬次。

電子電器工作時會發熱，需要熱管理來保證其正常運行。新一代器件還要求可彎折性。但現有宏觀材料的高導熱和高柔性往往難以兼得。而石墨烯的出現為解決這一矛盾提供了理論上的可能。

據悉，高超團隊創造性地提出了“大片微褶皺”思路：大片石墨烯缺陷少，可實現高導熱率;微褶皺使材料在拉伸彎折時有足夠的應變空間，可確保高柔性。

高超表示，這一新思路實現起來倒很簡便。三步即可完成：大片氧化石墨烯水分散液通過刮涂成膜；高溫熱處理，膜中的含氧官能團在高溫下分解，釋放出氣體，同時隨著溫度的升高，石墨烯缺陷結構逐步修復，氣體被阻隔在石墨烯膜內部，因膨脹形成微氣囊；機械輥壓成膜，在外加壓力下微氣囊的氣體被排出，形成微褶皺。

研究者還使用了無碎片的超大片氧化石墨烯作為原料,以降低邊緣聲子逸散。同時，采用高溫熱處理，去除石墨烯表面的官能團并修復石墨烯內部孔洞，得到少缺陷的石墨烯結構。這些結構變化通過拉曼、XRD及透射電鏡檢測進行了確證。所得石墨烯膜的熱導率平均值為1900 W/mK，最高值達到2053 W/mK。

編輯點評

石墨烯因具備力學、光學、電學和微觀量子等眾多方面的優異特性，被譽為“改變21世紀”的材料。隨著人類日益增長的健康消費需求，憑借石墨烯的優越性能，由石墨烯研發的越來越多的新產品將會廣受市場青睞。