來(lái)源 | Nano-Micro Letters

00

背景介紹

高導(dǎo)熱、高強(qiáng)度的柔性導(dǎo)熱復(fù)合材料已經(jīng)成為解決高功率密度柔性電子器件散熱問(wèn)題的關(guān)鍵材料。石墨烯基導(dǎo)熱復(fù)合材料因石墨烯本征熱導(dǎo)率高和獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)，賦予其較好的導(dǎo)熱性能。然而復(fù)合材料中石墨烯納米片在干燥時(shí)會(huì)收縮引入褶皺，大大降低了復(fù)合材料導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能的進(jìn)一步提高。本文基于面內(nèi)拉伸策略和溶膠-凝膠-薄膜轉(zhuǎn)換法制備了消除石墨烯納米片褶皺的復(fù)合膜，提高了了石墨烯納米片沿面內(nèi)方向的取向度，并進(jìn)一步增強(qiáng)了石墨烯納米片與基體之間的界面相互作用。制備的復(fù)合膜具有高熱導(dǎo)率(146 W/mK)、高拉伸強(qiáng)度(207 MPa)和高熱穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，使其能夠作為熱管理材料有效冷卻柔性電子設(shè)備。石墨烯基導(dǎo)熱復(fù)合材料可作為高效熱管理材料用于冷卻高功率電子器件。然而，將柔性石墨烯納米片組裝成宏觀導(dǎo)熱復(fù)合材料時(shí)，在基于溶液的自發(fā)干燥過(guò)程中，毛細(xì)管力誘導(dǎo)石墨烯納米片向內(nèi)收縮形成褶皺，從而大大降低了復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。

02

成果掠影

近日，南京大學(xué)姚亞剛團(tuán)隊(duì)針對(duì)高功率器件的散熱所使用的導(dǎo)熱復(fù)合材料取得最新進(jìn)展。通過(guò)對(duì)具有氫鍵和π-π相互作用的石墨烯納米片/芳綸納米纖維(GNS/ANF)復(fù)合水凝膠網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行平面內(nèi)拉伸，抑制了石墨烯納米片在干燥過(guò)程中由于毛細(xì)作用力導(dǎo)致的向內(nèi)收縮，消除了石墨烯納米片的褶皺并使之在平面內(nèi)高度取向排列，從而產(chǎn)生了快速的面內(nèi)熱傳遞通道。消除了石墨烯納米片褶皺的復(fù)合膜(GNS/ANF-60 wt%)具有高熱導(dǎo)率(146 W/mK)和高拉伸強(qiáng)度(207 MPa)，這些優(yōu)異性能的結(jié)合使GNS/ANF復(fù)合膜能夠有效地用于冷卻柔性LED芯片和智能手機(jī)，在柔性電子設(shè)備的熱管理中顯示出廣闊的應(yīng)用前景。研究成果以“Highly Thermoconductive, Strong Graphene-Based Composite Films by Eliminating Nanosheets Wrinkles ”為題發(fā)表于《Nano-Micro Letters》。

03

圖文導(dǎo)讀

圖1. 消除納米片褶皺的GNS/ANF復(fù)合膜的熱導(dǎo)率和力學(xué)性能。

圖2. 面內(nèi)拉伸法制備消除納米片褶皺的GNS/ANF薄膜。

圖3. 復(fù)合膜的褶皺調(diào)控和導(dǎo)熱性能的提高。

圖4. 通過(guò)面內(nèi)拉伸消除納米片褶皺來(lái)提高GNS/ANF復(fù)合膜熱導(dǎo)率的機(jī)理。

圖 5. 消除納米片褶皺的GNS/ANF復(fù)合膜的熱管理演示。

★ 平臺(tái)聲明

部分素材源自網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有。分享目的僅為行業(yè)信息傳遞與交流，不代表本公眾號(hào)立場(chǎng)和證實(shí)其真實(shí)性與否。如有不適，請(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)處理。歡迎參與投稿分享！