高導熱石墨膜的案例
浙大高超教授團隊Carbon：聚丙烯腈的導熱逆變——基于石墨烯層間限域效應的導熱膜制備策略
在這一復合導熱膜的制備策略中，聚丙烯腈的添加比例高達50%，薄膜的導熱率和導電率分別為1282 W m-1 K-1和9.94×105 S m-1，這一熱導率甚至超過純石墨烯薄膜1201 W m-1 K-1。此外，利用石墨烯的自融合效應，該薄膜可實現4-80 μm的厚度調控。總之，該方法為石墨烯誘導非石墨化合成及天然高分子制備高導熱膜開辟道路，為高分子在石墨烯限域空間下的形態調控提供了新思路。
圖1. 高導熱柔性石墨膜的制備策略及GO對PAN的限域誘導效果
將混合的GO和PAN刮涂成薄膜，經過270 ℃熱壓和2800 ℃的高溫熱處理，實現了PAN的石墨化轉變及高導熱柔性石墨膜制備。通過對比，發現了PAN在GO誘導下可實現層狀化結構轉變及高結晶現象。
圖2. （a-d）不同含量GO對PAN限域誘導石墨化后的TEM圖像。（e）GO加入到PAN膜后，PAN的取向變化。（f-j）不同含量GO和PAN復合膜的XRD和Raman測試及其結構變化
通過GO的層間限域，發現PAN可先后實現重新取向、層狀化及高度石墨化的過程。TEM結果表明了50% GO加入后，高導熱柔性石墨膜的截面展示出高度結晶性，層間距為0.337 nm。XRD和Raman結果均顯示了在加入50% GO時，該石墨膜呈現出最優的結晶結構特點，表明了GO和PAN的協同效應對高取向、高性能石墨膜具有重要貢獻。
圖3. （a-h）不同含量GO和PAN復合膜在熱處理前后的截面形貌SEM圖像。
展開 石墨烯導熱膜廠家又獲千萬級投資
8月21日，易成新能公告稱，為加快年產120萬m2石墨烯導熱膜新材料產業化項目建設，公司全資子公司開封平煤新型炭材料科技有限公司（簡稱開封炭素）擬投資設立控股子公司，新公司名稱擬定為河南開炭超導熱材料有限公司。
來源：百度
其中，開封炭素擬出資5850萬元，持股比例為43.33％，出資方式以前期投入的石墨烯導熱膜中試線資產、石墨烯導熱膜知識產權及貨幣出資；開封市卡爾文科技發展合伙企業（有限合伙）出資3950萬元，持股比例為29.26％，出資方式為石墨烯導熱膜知識產權、貨幣出資(其中貨幣出資200萬元)；開封時代新能源科技有限公司擬出資2600萬元，持股比例為19.26%，出資方式以前期投入的石墨烯導熱膜生產線資產作價出資；開封國順投資發展有限公司擬出資600萬元，持股比例為4.45%；開封市順發投資有限公司擬出資500萬元，持股比例為3.7%。
來源：百度咨訊
公告稱，通過與開封卡爾文（清華大學技術團隊）、開封國順、開封順發（開封市政府平臺公司的子公司）共同出資設立合資公司，可充分發揮合作各方在技術、人才、資金政策等方面優勢，有利于降低投資成本和風險，為石墨烯導熱膜項目盡快達產達效奠定基礎。開封炭素根據企業自身發展需要投資設立控股子公司，有利于加快石墨烯導熱膜新材料產業化項目建設，促進石墨烯導熱膜項目科技成果轉化，符合公司戰略規劃和經營發展的需要。
1 石墨烯導熱膜
石墨烯具有本征的高熱導率，在理論計算和實驗測量中均得到了驗證。高導熱石墨烯膜作為散熱器可貼合在易發熱的電子元件的表面，將熱源產生的熱量均勻分散。研究高導熱石墨烯膜具有重要意義。
展開 一種基于高導熱/高強度的石墨烯基復合膜
來源 | Nano-Micro Letters
00
背景介紹
高導熱、高強度的柔性導熱復合材料已經成為解決高功率密度柔性電子器件散熱問題的關鍵材料。石墨烯基導熱復合材料因石墨烯本征熱導率高和獨特的二維結構，賦予其較好的導熱性能。然而復合材料中石墨烯納米片在干燥時會收縮引入褶皺，大大降低了復合材料導熱性能和力學性能的進一步提高。本文基于面內拉伸策略和溶膠-凝膠-薄膜轉換法制備了消除石墨烯納米片褶皺的復合膜，提高了了石墨烯納米片沿面內方向的取向度，并進一步增強了石墨烯納米片與基體之間的界面相互作用。制備的復合膜具有高熱導率(146 W/mK)、高拉伸強度(207 MPa)和高熱穩定性的優點，使其能夠作為熱管理材料有效冷卻柔性電子設備。石墨烯基導熱復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熱復合材料時，在基于溶液的自發干燥過程中，毛細管力誘導石墨烯納米片向內收縮形成褶皺，從而大大降低了復合材料的熱導率。
02
成果掠影
近日，南京大學姚亞剛團隊針對高功率器件的散熱所使用的導熱復合材料取得最新進展。通過對具有氫鍵和π-π相互作用的石墨烯納米片/芳綸納米纖維(GNS/ANF)復合水凝膠網絡進行平面內拉伸，抑制了石墨烯納米片在干燥過程中由于毛細作用力導致的向內收縮，消除了石墨烯納米片的褶皺并使之在平面內高度取向排列，從而產生了快速的面內熱傳遞通道。消除了石墨烯納米片褶皺的復合膜(GNS/ANF-60 wt%)具有高熱導率(146 W/mK)和高拉伸強度(207 MPa)，這些優異性能的結合使GNS/ANF復合膜能夠有效地用于冷卻柔性LED芯片和智能手機，在柔性電子設備的熱管理中顯示出廣闊的應用前景。
展開 一種用于熱管理的高導熱石墨膜
然而，由于液氮溫度異常低，表面張力高，在溫度變化下體積膨脹明顯，該技術面臨挑戰。在如此復雜的使用條件下，這些因素會導致功能部件不可避免的結構損傷，從而降低散熱性能。因此，在極端條件下實現結構穩定性和高性能材料設計的集成是熱管理領域的關鍵挑戰。
聚合物、陶瓷、金屬等熱管理材料得到了廣泛的應用和發展。由于其固有的缺陷，它們無法滿足復雜和極端場景的需求。碳基材料，如高導熱石墨薄膜(GF)，具有低密度、優異的柔韌性、低熱膨脹系數和固有的耐化學性等優點，是傳統導熱材料的一個很有前途的替代品。然而，使用交聯聚合物會降低導熱系數，塑化拉伸只能消除薄膜的部分內部缺陷，在極端條件下無法解決其固有的結構不穩定性。
02
成果掠影
近日，浙江大學高超、許震和劉英軍老師以及明鑫博士針對用于高功率電子器件熱管理的高導熱石墨薄膜(GF)材料開發取得最新進展。該文首次研究了GF在循環液氮沖擊(LNS)中的結構破壞機制，揭示了一個以“滲透-擴散-變形”現象為特征的鼓泡過程。為了克服這一長期存在的結構弱點，提出了一種新的金屬-納米盔甲策略來構建具有無縫異質界面的Cu修飾石墨膜(GF@Cu)。這種精心設計的接口確保了在77至300 K的數百次LNS循環后GF@Cu的優越結構穩定性。此外，GF@Cu在150次LNS循環后仍保持高達1088 W/mK的高導熱率，降解率低于5%，優于純GF(50%降解)。我們的工作不僅為通過合理的結構設計提高石墨薄膜的穩健性提供了機會，而且還促進了導熱碳基材料在未來復雜航空航天電子產品中極端熱管理的應用。
展開 
浙大高超教授團隊實現高溫穩定高導電石墨烯膜，可用于電磁屏蔽防護
:強于鋼板的GPa級連續宏觀組裝石墨烯薄膜
浙江大學高超教授團隊實現環境穩定高導電石墨烯膜
液體剪切微印刷術智造膠體超液晶 ——浙江大學高超團隊首次實現液體自由微雕刻
浙江大學高超教授團隊發表AM綜述：石墨烯纖維的誕生、發展與展望
浙江大學高超教授團隊在氧化石墨烯液晶的非球形組裝取得新進展
浙大高超教授課題組本科生論文：高負載量的超穩定石墨烯-聚苯胺超級電容器電極材料
浙大高超教授、許震特聘研究員團隊與馬列教授團隊合作：毫秒級響應的形狀記憶高分子/石墨烯氣凝膠納米復合材料
浙江大學高超教授團隊：手性石墨烯纖維構筑的高靈敏度溶劑驅動系統
浙大高超教授：在超導石墨烯纖維研究取得新進展
浙大高超教授在高質量石墨烯電極材料研究方面取得新進展
浙大高超教授課題組用石墨烯造出充電極快壽命超長的超級電池
浙大高超教授課題組研發出高導熱超柔性石墨烯膜
浙江大學高超教授課題組在高性能石墨烯纖維研究方面取得新突破
浙江大學高超教授團隊研發出高可拉伸全碳氣凝膠彈性體
浙大高超教授課題組研制超導石墨烯纖維
浙江大學高超教授：一維宏觀納米碳纖維的組裝和力學性能綜述
浙江大學高超教授課題組開發出一種優異的微波吸收材料：多孔石墨烯微米花
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展開 西工大顧軍渭教授《Macromolecules》：本征高導熱液晶聚酰亞胺膜
然而，PI本體導熱系數（λ）低，無法適應當下柔性顯示器、折疊屏及柔性可穿戴設備等高效快速的導/散熱要求，嚴重影響其電子元器件的工作穩定性和使用壽命。目前，研究者大多采用填充導熱填料的方法來制備PI基導熱復合膜，但通常需要添加大量的導熱填料方可獲得較為理想的導熱性能，易使其力學性能和加工性能變差。
西北工業大學化學與化工學院顧軍渭教授“結構/功能高分子復合材料”（SFPC）課題組近期設計合成了具有熱致型液晶行為且液晶區間與固化溫度匹配的液晶聚酰亞胺預聚膜（preLC-PI），進而制備出本征高導熱液晶聚酰亞胺（LC-PI）膜。preLC-PIIV膜（IV號組分）在液晶區間內固化使其降至室溫后仍保留其液晶織構，分子鏈在微觀上有序，減少了聲子在分子鏈間的散射，顯著提升了PI膜的本征導熱性能。液晶區間內固化的LC-PIIV膜的面內λ（λ∥）與面間λ（λ⊥）分別為2.11 W/(m·K)和0.32 W/(m·K)，高于液晶區間外固化的LC-PII膜的λ∥（0.77 W/(m·K)）與λ⊥（0.15 W/(m·K)）。通過實際散熱測試與有限元模擬證明了LC-PIIV膜具有優異的導/散熱能力。此外，本征高導熱LC-PIIV膜還具備優異的力學性能和熱性能，其拉伸強度、斷裂伸長率、楊氏模量、韌性、玻璃化轉變溫度（Tg）和耐熱指數（THRI）分別高達119.0 MPa、50.3%、2.1 GPa、55.4 MJ/m3、262.4°C和329.3°C，在高集成柔性電子等高發熱量領域展現出潛在的應用前景。
展開 高質量各向異性石墨烯氣凝膠及其導熱相變復合材料，用于高效太陽能-熱-電能轉換
具有高焓值的有機相變材料（PCM）是理想的儲熱和放熱材料，有望促進熱能利用，緩解能源短缺問題。然而，普通有機相變材料固有的吸光性差、導熱性差、形狀穩定性弱等缺點嚴重制約了太陽能的吸收、轉化和利用。近日，北京化工大學李曉鋒教授、于中振教授團隊通過在 2800 °C 下進行單向冷凍、凍干、碳化和石墨化，首次設計出了由預氧化聚丙烯腈（OPAN）/氧化石墨烯（GO）成分制成的高質量各向異性石墨烯氣凝膠。GO成分能有效地誘導OPAN成分的取向和石墨化，并在石墨化過程中將其轉化為石墨碳。在用石蠟進行真空輔助浸漬后，得到了一種最佳的導熱相變復合材料（PCC），在石墨烯含量為1.07 Vol%的低水平下，其通面導熱系數提高到了4.36Wm
-1K
-1，形狀穩定性得到改善，潛熱保持率高達99.7%。得益于出色的光吸收和太陽-熱轉換能力，PCC在太陽-熱-電能量轉換應用中非常高效，在5kWm
-2 的模擬太陽光照射下，輸出電壓高達1181mV。通過釋放存儲在PCC中的熱能，即使在太陽光停止照射后，它也可以繼續為LED燈供電。這項工作為制造具有高潛熱保持率的導熱PCC提供了一種可行而有效的方法，用于高效的太陽能-熱能-電能轉換。相關研究成果以“High-Quality Anisotropic Graphene Aerogels and Their Thermally Conductive Phase Change Composites for Efficient Solar–Thermal–Electrical Energy Conversion”為題發表于《ACS Sustainable Chem. Eng.》。
圖1.（a） PG氣凝膠及其石蠟相變復合材料的制造示意圖。
展開 中科院合肥研究院田興友研究員和張獻研究員團隊構筑高導熱聚酰亞胺柔性絕緣膜
近期，中科院合肥研究院固體所高分子與復合材料研究部田興友研究員和張獻研究員團隊在高導熱聚酰亞胺柔性絕緣膜研究方面取得新進展，利用氮化碳在石墨烯上原位生長和“類落葉”策略實現高導熱聚酰亞胺柔性絕緣膜的構筑。相關研究成果以“Enhanced thermal conductivity of carbon nitride-doped graphene/polyimide composite film via a “deciduous-like” strategy”為題發表在材料科學TOP期刊Composites Science and Technology上。
電子產品的小型化和高密度集成化使其內部工作溫度急劇上升，過熱的工作環境會嚴重影響電子器件的可靠性和使用壽命。因此，為了保持電子器件的正常運行和長期穩定，高效的熱管理是非常必要的。面對下一代電子產品更輕、更薄、可彎曲、可折疊甚至可穿戴的發展趨勢，開發高導熱的柔性聚合物薄膜材料已成為當前的研究熱點。
圖1. 氮化碳在rGO上原位生長和PI/rGO@CN復合膜制備過程示意圖。
鑒于此，研究團隊首先通過將氮化碳（CN）在石墨烯（rGO）上原位生長，獲得高導熱且電絕緣的rGO@CN復合導熱填料；進而采用“類落葉”策略實現低負載量的rGO@CN在聚酰亞胺(PI)膜中的分層構筑。相比于低添加量填料在聚合物基體中均勻分散、較難形成連續的導熱通路來說，分層結構在構筑連續的導熱通路方面有著獨特優勢。
展開 中科院廣州化學研究所屈貞財博士、吳昆研究員《CEJ》：基于共價鍵連接的高導熱/阻燃柔性膜
與傳統的金屬導熱材料相比，導熱高分子材料具有質量輕、成本低、易加工、電絕緣性好等優點，成為當前導熱材料的研究熱點。但是，由于高分子鏈段的無序性，其本征導熱系數通常都很低（< 0.5 W?m-1?K-1）。同時，由于高分子材料富含碳、氫和氧元素，具有高度易燃性，對電子器件的安全性構成潛在威脅。因此，如何同時賦予高分子材料優良的導熱和阻燃性一直是電器領域的重點攻關難題。
為解決上述問題，中科院廣州化學研究所屈貞財博士和吳昆研究員在前期使用不同方法功能化磷烯（BP）的基礎上（物理包埋作用：Chemical Engineering Journal 2019(382): 122991）、（孤對電子鈍化技術：Chemical Engineering Journal, 2020(397): 125416，Composites Part B: Engineering, 2020(202): 108440），報道了一種利用共價鍵連接磷烯（BP）和多壁碳納米管（MWCNTs）制備出同時具有高導熱和阻燃性的納米填料（BP-MWCNTs），并將其加入到納米纖維素（CNF）中，制備了超高導熱/阻燃的柔性膜（圖1）。
圖1 BP與MWCNTs共價結合及其CNF復合膜的制備過程
研究人員首先通過球磨BP晶體和尿素制備了氨基功能化的BP納米片（BP-NH2），隨后在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺（EDC）和N-羥基琥珀酰亞胺（NHS）的作用下，利用BP-NH2與羧基化的多壁碳納米管（MWCNTs-COOH）共價反應，成功將BP納米片和MWCNTs共價連接（圖2）。
展開 還記得飚文言文致謝的高分子博士嗎？畢業之際再放大招《Chem. Mater.》：簡易構建用于智能火災報警器的超高導熱/阻燃柔性膜
有效介質理論（EMT）計算表明，由于BP納米片和GO的共價連接作用，其界面熱阻降低至純石墨烯納米片的1/367，這也是迄今為止報道的界面熱阻降低的最低值。
圖2 （a）面內導熱系數；（b）導熱系數提高因子（TCEF）；（c）柔性膜的導熱機理
導熱機理認為：對于還原氧化石墨烯（RGO）膜，盡管還原過程可以有效去除含氧官能團，但是其自身依舊存在大量的結構缺陷，且BP-NH2納米片的團聚會產生巨大的界面熱阻，當熱流穿過薄膜時，聲子的傳輸會受到阻礙，無法形成通暢的導熱通路。對于還原的柔性復合膜（RPNG），由于BP-NH2通過共價鍵而非物理作用與GO相連，一方面，可以有效連接相鄰的石墨烯納米片，降低其片層之間的界面熱阻。另一方面，BP-NH2上的氨基也將相互形成氫鍵，進一步延長導熱路徑，加速聲子的傳導，使傳熱過程幾乎沒有損失。
為了檢驗該工作在實際熱管理中的應用，研究人員使用紅外熱像儀觀測了柔性復合膜在加熱和冷卻過程的表面溫度變化，如圖3所示。從圖3可以看出，當樣品連續加熱15s時，RPNG 20膜的表面溫度迅速從34.5 °C升高到了112.1 °C，顯示出超高的傳熱速率。與加熱過程相似，RPNG 20膜可以在5 s內從112.1 °C快速冷卻到47.2 °C，再次證實了RPNG 20膜具有極高的傳熱效率，有望在電子設備的散熱中發揮重要作用。
圖 3（a）熱管理應用示意圖；（b）加熱和冷卻過程中的溫度變化截圖；（c）柔性復合膜的溫度-時間曲線
阻燃性能測試（圖4）表明，由于存在含氧官能團，GO膜在燃燒20s后就被完全燒盡，幾乎沒有任何殘留物。
展開 戰略性新興產業離不開的10大非金屬礦
根據戰略性新興產業發展必要性、存在供應風險的短缺性、國內資源豐富并具有一定話語權的市場優越性等因素，晶質石墨、螢石、石英、葉蠟石、硼、重晶石、硅藻土、高嶺土、滑石、石榴子石等是相對具有戰略性意義的非金屬礦產。
1、晶質石墨
石墨的傳統用途包括剎車襯里、潤滑劑、粉末金屬、耐火材料和煉鋼等。戰略性新興產業廣泛使用石墨：在信息技術領域，手機、平板電腦芯片散熱均要使用天然石墨散熱膜，石墨烯作為一種透明導電材料，可以替代傳統的氧化銦錫（ITO）薄膜用于觸摸屏，未來石墨烯可能用于制作高頻電子器件和光電器件；在新能源領域石墨用作核電閥門密封材料、鋰電池電極材料；石墨用作（氫）燃料電池雙極板可能成為未來最主要用途；在高端制造領域用作航空航天器密封材料、船舶防腐涂料，紅外屏蔽（隱身）材料、雷達遮蔽材料等，高導熱柔性石墨膜是航天器三線陣電荷耦合（CCD）立體相機成像質量的重要保障條件。
展開 
2017新材料10大技術突破
北科大團隊研發出新型超高強鋼
（1）簡介
《Nature》于4月10日刊登北京科技大學呂昭平教授團隊研究成果，該團隊基于晶格錯配和高密度納米析出的理念，設計并制備出超高強馬氏體時效鋼，強度最高達2.2GPa，還具有很好的塑性（大約8.2%）。而且由于采用廉價質輕的Al等元素代替高成本的Co、Ti等合金元素，還能大幅度削減成本。
（2）優勢
材料屈服強度進入2GPa的超高范圍時，進一步改善材料延展性的難度幾乎是成倍提高，高強高韌馬氏體鋼是滿足輕量化及節能減排的重要手段。
4、浙大高超教授團隊發明高導熱超柔性石墨烯膜
（1）簡介
浙江大學高分子系高超教授團隊研發出一種高導熱超柔性石墨烯組裝膜，通過將石墨烯膜高溫加熱，膜中的含氧官能團在高溫下分解釋放出氣體，石墨烯膜內部形成微氣囊；再經過機械輥壓成膜，微氣囊的氣體被排出，形成微褶皺，從而使新型石墨烯膜由“脆”變“柔”，并兼顧了良好的導熱性能。
（2）優勢
導熱率接近理想單層石墨烯導熱率的40%，可反復折疊6000次、彎曲十萬次，有望應用在電子元件導熱、新一代柔性電子器件及航空航天等領域。
5、中南大學研發出耐3000℃燒蝕的新材料或為高超聲速飛行器研制鋪平道路
（1）簡介
8月21日從中南大學獲悉，中南大學黃伯云院士團隊通過大量實驗，開發了一種新型的耐3000℃燒蝕的陶瓷涂層及其復合材料。這種陶瓷是一種多元含硼單相碳化物，具有穩定的碳化物晶體結構，由Zr、Ti、C和B四種元素組成。研發團隊采用熔滲工藝將多元陶瓷相引入到多孔炭/炭復合材料中，進而獲得一種非常有潛力的新型Zr-Ti-C-B陶瓷涂層改性的炭/炭復合材料。
展開 浙大高超教授團隊《Nano Letters》：流變學調控助力實現高性能石墨烯纖維材料宏量制備
所制備的得到的石墨烯纖維碳紙展現出高導電、高導熱、高柔性以及高透氣性等優異綜合性能，可用于燃料電池氣體擴散層，從而打破國外在碳紙上的技術壟斷。該工作以“High-Speed Blow Spinning of Neat Graphene Fibrous Materials”為題發表在《Nano Letters》上。（DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c01076）論文第一作者為浙江大學博士生劉森坪，通訊作者為許震特聘研究員、劉英軍特聘副研究員及高超教授。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c01076
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展開 “黑金”曲折的誕生史
（2）中石科技
公司可提供的產品主要有高導熱石墨產品（人工合成石墨、石墨烯高導熱膜、可折疊石墨等）、導熱界面材料、熱管、均熱板、熱模組、EMI屏蔽材料、粘接材料、密封材料等。
（3）墨睿科技
墨睿科技是一家專門從事石墨烯等低維納米材料應用開發的高科技新材料公司，擁有一支由多名海外引進高層次人才帶領的石墨烯領域國際一流的科研團隊，掌握多種石墨烯制備技術及數十項國際國內專利，在石墨烯領域擁有三項世界第一，亦是全球首家完成石墨烯原料生產到導熱膜制備的全鏈條生產的公司。
（4）寶泰隆
寶泰隆新材料股份有限公司是集清潔能源、煤基石油化工生產；石墨深加工、石墨烯及應用、針狀焦及鋰電原材料等新材料開發；石墨和煤炭開采及洗選；發電及供熱民生服務于一體的大型股份制企業。
（5）杭州高烯科技有限公司
杭州高烯科技有限公司是國家級專精特新“小巨人”企業、國家高新技術企業，公司秉承首創（First）、極致（Best）、使命（Most）“3T”經營理念，致力于單層氧化石墨烯及其宏觀組裝材料的研發、生產及技術服務。成功開發出石墨烯“1+3+3型”產業鏈技術和產品。
（6）蘇州天脈
蘇州天脈成立于2007年，主營業務為導熱散熱材料及元器件的研發、生產及銷售,主要產品包括熱管、均溫板、導熱界面材料、人工石墨膜等，產品廣泛應用于智能手機、筆記本電腦等消費電子以及安防監控設備、汽車電子、通信設備等領域。
（7）碳元科技
碳元科技成立于2010年8月，已于2017年3月20日在上交所上市。碳元科技主要從事高導熱人工石墨膜、超薄熱管和超薄均熱板等散熱材料的研發、生產和銷售，主要應用于智能手機、平板電腦、筆記本電腦等消費電子產品。
展開 