中国科学院石墨烯导热研究取得最新进展

作者:亚博yabo888网页登录发布时间:2022-06-19 07:08

本文摘要:石墨烯恩薄膜可作为柔性面向风扇体材料,符合LED灯光、计算机、卫星电路、激光武器、手执终端设备等高功率、高集成度系统的风扇市场需求。这些研究成果为结构/功能一体化的炭/炭复合材料的设计获取了一个全新视角。而早在去年年底,泰州巨纳新能源有限公司就研制出商用石墨烯飞秒光纤激光器(Fiphene)。同时,该激光器还建构了脉冲宽度最较短(105fs)和峰值功率最低(70kW)两项石墨烯飞秒光纤激光器世界纪录。

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石墨烯恩薄膜可作为柔性面向风扇体材料,符合LED灯光、计算机、卫星电路、激光武器、手执终端设备等高功率、高集成度系统的风扇市场需求。这些研究成果为结构/功能一体化的炭/炭复合材料的设计获取了一个全新视角。而早在去年年底,泰州巨纳新能源有限公司就研制出商用石墨烯飞秒光纤激光器(Fiphene)。同时,该激光器还建构了脉冲宽度最较短(105fs)和峰值功率最低(70kW)两项石墨烯飞秒光纤激光器世界纪录。

  据报,2014年以来中国科学院炭材料重点实验室在石墨烯柔性风扇体领域先后获得最重要进展。中科院山西煤炭化学研究所709组与清华大学和中科院金属研究所涉及团队合作,融合石墨烯和碳纤维领域的学科优势,顺利研制出低导电石墨烯/炭纤维柔性填充薄膜。同时,山西煤化所708组与709人组不作,系统研究了水解石墨烯薄膜在炭化过程中的导热性能演进机制,并取得高性能热还原成水解石墨烯薄膜。  石墨烯是二维sp2键和的单层碳原子晶体,与三维材料有所不同,其较低维结构可明显缩减晶界处声子的边界衍射,并彰显其类似的声子蔓延模式。

研究指出,室温下石墨烯的热导率(K)已打破块体石墨(2000W/mK)、碳纳米管(3000~3500W/mK)和钻石等同素异形体的无限大,超过5300W/mK,近超强银(429W/mK)和铜(401W/mK)等金属材料。出色的导电和力学性能使石墨烯在热管理领域极具发展潜力,但这些性能都是基于微观的纳米尺度,无法必要利用。

因此,将纳米的石墨烯宏观装配构成薄膜材料,同时维持其纳米效应是石墨烯规模化应用于的重要途径。  一般来讲,水解石墨烯薄膜在热处理后热导率不会提高,但也显得质地而坚硬。但如果把一维的炭纤维作为结构强化体,把二维的石墨烯作为导电功能单元,通过自装配技术,就可建构结构/功能一体化的炭/炭填充薄膜。这种全炭薄膜具备类似于钢筋混凝土的多级结构,其厚度在10~200m之间高效率,室温面向热导率高达977W/mK,剪切强度多达15MPa。

这项研究解决问题了石墨烯导电应用于的实际难题,是山西煤化所在石墨烯领域的一项突破。  以水解石墨烯为前驱体很更容易取得薄膜材料,但这种材料须要通过热处理才能完全恢复其导电/导电性能。研究结果表明1000oC是薄膜性能挽回的关键点,薄膜的性能在该点再次发生异化,面向热导率由6.1W/mK很快光子至862.。


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