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石墨烯基导热散热材料好，今天我们聊聊一个让人又惊叹又有点神奇的材料——石墨烯基导热散热材料。
听起来是不是有点高大上，像是从科幻电影里走出来的东西？但是，别被它的名字吓到，咱们通俗易懂地说，就是一种非常厉害的“热量搬运工”。
想象一下，如果你的手机、电脑、甚至是电动汽车能够像凉爽的夏风一样，把热量轻轻带走，那该多好呀！这就是石墨烯基材料的魅力所在。
首先得说，石墨烯这个名字早已经不是新闻了。
很多人可能听说过，它就像是碳的“亲戚”，但比普通的碳强大得多。
你看，石墨烯的厚度是极薄极薄的，薄得几乎让人不敢相信。
但它的强度却惊人，硬度也超级高，而且导电、导热都特别棒。
可以说，它是科技界的超级明星，横扫一切物理挑战。
而石墨烯基导热散热材料，正是把这种“超能力”发挥到了极致。
我们都知道，现代的电子产品一天到晚都在“忙碌”——手机玩游戏、电脑开着大软件、电视看着高清电影，设备一工作，热量就冒出来。
如果散热不及时，设备可能会过热，甚至卡顿或者死机，这时候你就会忍不住发火，心想：“这也太不靠谱了吧！”有了石墨烯基导热材料，热量就像得到了“专车接送”，快速而高效地被带走，保证设备保持在最佳的工作状态，稳定又流畅。
就像是给电子产品装上了一层隐形的“空调”。
不过，石墨烯的神奇之处可不仅仅在于它能导热。
这玩意儿的“热传导效率”那是高得惊人，基本上超越了市面上大多数传统材料。
你看，普通的金属材料比如铜、铝，大家可能都听说过，它们的散热性能不错，但在石墨烯面前，简直就是小儿科。
这也就是为什么石墨烯基导热材料会在现代科技中扮演越来越重要的角色，尤其是在高性能计算、智能手机、无人驾驶汽车这些领域，都是它的“大本营”。
不仅如此，石墨烯基导热材料的优势还体现在它的“轻盈”上。
毕竟，谁不喜欢轻便的东西？你看那些高科技设备，体积越来越小，功能却越来越强大。
如果使用传统材料，可能会因为重量问题导致设备变得笨重。
可是石墨烯基材料却能在不增加额外负担的情况下，提高散热效率。
石墨烯散热片文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-石墨烯散热片的应用及介绍摘要：石墨烯材料因其辐射水平优于绝大数散热材料，配合纳米碳粉有特别好的散热作用，因此广泛用于解决电子器件因功耗增大导致的热问题。
本文重点介绍了石墨烯散热片的基本知识，散热原理，应用案例。
关键词：石墨烯，散热片，导热系数1.石墨烯散热片1.1 石墨烯散热片概述导热石墨片（TCGS-S）也称石墨烯散热片，是一种全新的导热散热材料，具有独特的晶粒取向，沿两个方向均匀导热，平面内具有150-1500 W/m.K 范围内的超高导热性能，片层状结构可很好地适应任何表面，屏蔽热源与组件的同时改进消费类电子产品的性能。
其分子结构示意图如下：石墨散热片（ TCGS-S ： Thermal Flexible Graphite sheet）的化学成分主要是单一的碳(C)元素，是一种自然元素矿物。
薄膜高分子化合物可以通过化学方法高温高压下得到（TCGS-S）石墨化薄膜，因为碳元素是非金属元素，但却有金属材料的导电、导热性能，还具有象有机塑料一样的可塑性，并且还有特殊的热性能，化学稳定性，润滑和能涂敷在固体表面的等一些良好的工艺性能，因此，在电子、通信、照明、航空及国防军工等许多领域都得到了广泛的应用。
1.2 石墨烯散热片的组成界面导热材料是由基体材料和导热填料组成的复合材料。
A．基体材料?石墨烯散热片的基体主要有硅油、矿物油、硅橡胶、环氧树脂、聚丙烯酸酯、聚乙烯、聚氨酯等。
石墨烯基散热片的关键点是石墨烯与环氧树脂基体的复合。
目前，行业内的供应商将环氧树脂和石墨烯材料采取分层剥离和喷涂，导热系数可达到80w/m.k.B．导热填料石墨烯散热片以石墨烯或石墨烯与碳纳米管，金属等混合作为导热填料。
现有技术很难大量制备高质量的单层石墨烯，而少层或多层石墨烯相对容易制备和较便宜，且其可保持热传导性质，石墨层可自然地连接到散热片上，避免了应用中接触热阻的问题，导热效率较常规的纳米散热片提升20%以上。
石墨烯散热材料
石墨烯是一种由碳原子构成的二维材料，具有出色的导热性能，因此被广泛应用于散热材料领域。
石墨烯散热材料能够有效地将热量从热源传导到散热器中，提高散热效率，保护设备免受过热的危害。
本文将介绍石墨烯散热材料的特性、制备方法以及应用前景。
首先，石墨烯具有优异的导热性能。
由于其独特的二维结构，石墨烯能够实现高效的热传导，使其成为理想的散热材料。
研究表明，石墨烯的热导率可达到5000-6000 W/mK，是铜的几倍甚至几十倍。
这意味着石墨烯能够快速、高效地将热量传递到散热器中，有效降低设备温度，提高工作效率。
其次，石墨烯散热材料的制备方法多样。
石墨烯可以通过化学气相沉积、机械剥离、化学剥离等方法制备得到。
其中，化学气相沉积是一种常用的制备方法，通过在金属衬底上加热挥发碳源，使其在表面沉积形成石墨烯薄膜。
此外，机械剥离和化学剥离则是通过机械或化学手段将石墨烯层层剥离得到单层石墨烯。
这些制备方法为石墨烯散热材料的大规模生产提供了技术支持。
最后，石墨烯散热材料具有广阔的应用前景。
随着电子产品、汽车、航空航天等领域的快速发展，对散热材料的需求越来越大。
石墨烯散热材料由于其优异的导热性能和多样的制备方法，被广泛应用于各种高端设备的散热系统中。
例如，石墨烯散热膏、石墨烯散热片等产品已经投入市场，并受到了广泛的关注和认可。
综上所述，石墨烯散热材料具有优异的导热性能，多样的制备方法以及广阔的应用前景，将在未来的散热材料领域发挥重要作用。
随着技术的不断进步和市场的不断扩大，相信石墨烯散热材料将会成为散热领域的重要材料，为各行业的发展提供强有力的支持。
石墨烯散热片使用方法一、引言石墨烯散热片是近年来新兴的高效散热材料，以其独特的导热性能和机械强度，在电子、通信、照明等领域得到了广泛应用。
为了更好地发挥石墨烯散热片的性能，本文将详细介绍其使用方法，帮助用户正确、高效地应用石墨烯散热片。
二、石墨烯散热片简介石墨烯散热片是一种以石墨烯为主要原料制成的散热材料。
石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有极高的导热系数（理论上可达5300W/m·K）和优良的机械性能。
因此，石墨烯散热片在散热效果、耐用性等方面具有显著优势。
三、石墨烯散热片使用方法准备工作在使用石墨烯散热片之前，首先需要对待散热的设备进行清洁，确保设备表面干净、无油污。
同时，检查石墨烯散热片是否完好无损，如有损坏应及时更换。
散热片安装（1）涂抹导热硅脂：在设备热源（如CPU、GPU等）与石墨烯散热片接触部位均匀涂抹一层导热硅脂，以提高导热效果。
注意涂抹量不宜过多，以免溢出。
（2）贴合散热片：将石墨烯散热片轻轻放置在涂抹了导热硅脂的设备热源上，确保散热片与热源紧密贴合。
如有需要，可使用专用夹具或绑带固定散热片，防止其移位。
（3）连接散热风扇：如石墨烯散热片配备有散热风扇，需将风扇与设备主板连接。
根据风扇接口类型（如3-pin、4-pin等），将风扇插头插入主板对应的风扇接口。
使用注意事项（1）避免过度拉伸：在安装过程中，应避免对石墨烯散热片进行过度拉伸，以免影响其导热性能。
（2）防止尖锐物体划伤：石墨烯散热片表面较为脆弱，使用时应防止尖锐物体划伤，以免影响散热效果。
（3）定期检查：使用过程中，建议定期检查石墨烯散热片的贴合情况和风扇运转状况，确保散热系统正常工作。
（4）清洁保养：在长时间使用后，石墨烯散热片表面可能会积累灰尘，影响散热效果。
因此，建议定期使用压缩空气或软毛刷对散热片进行清洁。
四、石墨烯散热片优势与应用领域优势：石墨烯散热片具有导热系数高、机械强度高、重量轻、耐腐蚀等优点，相较于传统金属散热片，在散热效果和使用寿命方面具有显著优势。
石墨烯液冷散热技术
石墨烯液冷散热技术是一种利用石墨烯材料的热导率高、电导率高的特点，结合液冷散热技术来提高散热效果的方法。
石墨烯是一种由碳原子构成的单层蜂窝结构的材料，具有独特的热导率和电导率。
石墨烯具有非常高的热导率，远超过其他材料，因此可以快速将热量从热源传导到冷却介质。
液冷散热技术是通过将冷却介质，如水或液氮，引入散热系统中，将热量传递给冷却介质，然后通过循环得以散热。
与传统的风扇冷却技术相比，液冷技术具有更高的散热效率和静音性能。
将石墨烯与液冷散热技术相结合，可以充分利用石墨烯的高热导率，将热量迅速传导到液冷介质中，从而提高散热效果。
此外，石墨烯材料本身的导电性也可以提供散热系统的电热耦合效果，进一步增强散热效率。
石墨烯液冷散热技术在电子设备和高功率电子器件的散热领域有很大的应用潜力。
它可以在保持设备性能的同时，有效降低设备温度，提高设备的可靠性和寿命。
此外，石墨烯液冷散热技术还可以应用于光电子器件、光伏电池等领域，为这些器件的散热问题提供解决方案。
石墨烯陶瓷散热【中英文实用版】Title: Graphene-infused Ceramic Heat DissipationTitle: 石墨烯增强陶瓷散热Introduction:Introduction:Graphene, a single layer of carbon atoms arranged in a hexagonal lattice, has gained significant attention for its exceptional thermal conductivity.When combined with ceramic materials, graphene can significantly enhance the heat dissipation properties of ceramics, making them ideal for various applications such as thermal interface materials, heat sinks, and electronic packaging.引言：石墨烯，是由单独一层碳原子组成的六角形格子，因其卓越的热导率而受到了广泛关注。
当石墨烯与陶瓷材料结合时，可以显著提高陶瓷的散热性能，使其成为热界面材料、散热片和电子封装等各种应用的理想选择。
Application 1: Thermal Interface MaterialsApplication 1: 热界面材料Thermal interface materials (TIMs) are crucial for ensuring efficient heat transfer between a heat source and a heat sink.Traditional TIMs often suffer from poor thermal conductivity and mechanical durability.However, graphene-infused ceramics can overcome theselimitations, offering high thermal conductivity and excellent mechanical properties.This makes them an attractive alternative for advanced electronic devices, where heat dissipation is critical for maintaining performance and reliability.应用1：热界面材料热界面材料（TIMs）对于确保热源和散热片之间高效的热传递至关重要。
弯折角度对石墨烯纳米带热导率的影响研究*韩梦迪，梅健，柯青(华中科技大学电子科学与技术系，武汉430074)本文采用非平衡分子动力学方法研究了不同温度下石墨烯纳米带（GNR）的热导率随弯折角度的变化规律。
在室温下，GNR的热导率随长度增加而增加，随宽度增加而下降。
随着温度的升高，GNR的热导率下降，但是当弯折角度很大时，声子散射对热导率的影响很大，导致此时GNR的热导率并不随温度升高而下降。
当GNR在热传导方向出现了弯折时，各处温度梯度不一致，其热导率也出现了不同程度的下降，下降程度由弯折角度和边缘手性共同决定。
此外，对于弯折角度过大的GNR，其热导率较低，在弯折处存在很大的温度跳变，进行边缘修饰可以提高其热导率并减小弯折处的温度跳变。
关键词：石墨烯纳米带，分子动力学，热导率，弯折PACS: 05.70.Ln1.引言随着半导体技术的发展,超大规模集成电路的特征尺寸不断缩小[1]。
目前集成电路已经进入了纳米时代，在纳米级别，金属的热稳定性下降，电阻率增加，这会影响到集成电路的散热性能。
传统金属材料中，铜的热导率为400 W/mk[2]，是目前集成电路互连线的主要材料。
相比之下，碳材料具有很高的热导率，Slack等人测得金刚石的热导率为2000 W/mk[3]，Berber通过分子模拟得到碳纳米管的热导率为6600 W/mk[4]。
自从2004年Novoselov等人通过实验制得石墨烯后[5]，一系列的研究表明石墨烯具有独特的电磁学性质[6-9]。
在热学性质方面，石墨烯同其它碳材料一样，具有极高的热导率[10]。
现有的实验已经可以制备出高质量的石墨烯[11]，并能很好的控制其边缘的几何形状[12]。
由于石墨烯纳米带（GNR）具有高热导率，并与碳基电路相适应，将其用作新一代集成电路互联线可以解决纳米尺度下的散热问题，具有十分诱人的前景[13-15]。
GNR的热导率受到很多因素的影响，例如当GNR的长度小于声子平均自由成775 nm[16]时，长度的增加会使GNR的热导率增大[17, 18]。
宽度与GNR热导率的关系较为复杂，宽度增大使ZGNR 的热导率随先增加后减小，而AGNR的热导率随着宽度增大而增加[18]；当石墨烯纳米带边缘粗糙时，热导率随宽度增加而增大[19]；而Hu等人的研究结果表明GNR的热导率随着宽度的增加略有下降[20]。
对于多层石墨烯，其热导率低于单层石墨烯，且热导率随着层数的增多而减小[11]。
当温度升高时，U过程增强，导致GNR的热导率降低[19, 21]。
另外，缺陷[22]、手性[23]、掺杂[24, 25]均会影响GNR的热导率。
目前对GNR热导率的研究中对实际集成电路中的因素考虑甚少。
在实际集成电路中，互连线会有一定的弯折角度，不同的弯折角度对石墨烯纳米带的热导率有不同程度的影响。
本文针对弯折角度这一问题，采用非平衡分子动力学方法，使用Tersoff势计算了弯折GNR 在不同温度下的热导率。
2.计算方法与物理模型本文使用LAMMPS MD软件包[26]采用非平衡分子动力学方法模拟GNR的热导率。
在模拟过程中，采用在碳族化合物中得到广泛应用的Tersoff势[27]来描述石墨烯纳米带C-C之间的相互作用。
分子模拟的步长设为0.2 fs，首先在NVE系综下使用Nosé–Hoover恒温方法运行0.34 ns以使体系达到热平衡状态，之后采用Müller Plath方法[28]计算热导率。
根据模拟的需要，热平衡时的温度设为200 K到400 K不等。
Müller Plathe方法原理图如图1(a)所示，在GNR传热方向上，分为50层，第26层为热端，第1层和第50层为冷端，每16 fs从冷端取出动能最大的原子与热端动能最小的原子进行速度交换，这会在传热方向上产生温度梯度，并且体系的总能量和总动量保持不变。
通过统计平均，可以得到体系的能流密度以及每一层的平均温度，由傅里叶定律就可以计算出热导率，即2JT Azκ=∂∂式中A为石墨烯纳米带传热方向的横截面积，选取碳碳键的键长0.142 nm[17, 18]作为GNR 的厚度来计算横截面积。
图1 不同弯折角度的GNR模型(a) 弯折角度为0°的GNR (b) 弯折角度为30°的GNR (c) 弯折角度为45°的GNR(d) 弯折角度为60°的GNR (e) 弯折角度为90°的GNR (f) 修饰后的弯折角度为90°的GNR本文模拟了不同弯折角度的GNR的热导率，图1给出了不同弯折角度的GNR的模型图，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)依次为弯折角度为0°、30°、45°、60°和90°的模型，(f)为修饰后的弯折角度为90°的GNR。
各GNR的尺寸如图1(d)(e)所示，宽度均为W（W=1.97 nm），长度则按传热方向分三段L1、L2、L3（L1=L2=L3=5.62 nm）。
弯折角度为0°和60°的GNR，手性为Zigzag型；弯折角度为30°和90°的GNR，Zigzag型与Armchair型交替出现；弯折角度为45°的GNR，由于其结构特性，有一部分的边缘是不规则的。
3.结果与讨论本文首先模拟了长度为11 nm的10-ZGNR和20-AGNR的热导率，其热导率分别为224 W/mk 和113 W/mk，与Guo等人的研究结果相一致[18]。
由于模拟的GNR长度较短，得到的热导率也远小于实验测定值，为了便于与实验对比，本文研究了热导率随长度、宽度的变化规律，由此可以推算出较长和较宽的GNR的热导率。
300K下，10-ZGNR的热导率与长度的呈线性关系（图2(a)）,这种线性关系是由声子的弹道传输性质决定的。
当10-ZGNR的长度由7.9852 nm增加到38.6385 nm时，其热导率由167.4829 W/mk增长为753.2020 W/mk。
图2 (a) ZGNR热导率随长度的变化 (b) ZGNR热导率随宽度的变化GNR的热导率与宽度并没有特定的关系。
一方面，宽度的增加使边缘效应减弱，这会使热导率增加；另一方面，U过程随着宽度增加而增强，这会导致GNR的热导率下降[29]。
本文的结果表明，当温度为300K时，长度为5.6170 nm的ZGNR的热导率随宽度增加而下降（图2(b)）。
当宽度由2.1846 nm增加到10.6385 nm时，热导率由141.1788 W/mk下降到87.3086 W/mk，这种变化趋势与Hu等人的结果相符[20]。
对于不同弯折角度的GNR的热导率，几种典型的温度分布曲线如图3。
当弯折角度为45°时，两端的手性为Zigzag型，中间部分的边缘不规则。
这种结构导致各处的温度梯度不同，两端的温度梯度较低，中间的温度梯度较高（图3(b)），由傅里叶定律可知，两端的热导率要高于中间的热导率。
在使用Müller Plathe方法计算热导率时，当体系的各处温度梯度不同时，热导率是根据体系整体的平均温度梯度求得的[28]。
对于弯折角度为90°的GNR，弯折角度过大导致弯折处温度梯度很高（图3(c)），热导率下降。
为了减小弯折处温度跳变程度，本文对弯折角度为90°的GNR的边缘进行了修饰，使其角度平滑过渡（图1(f)），相应的温度分布如图3(d)所示。
由图可知，修饰后的GNR在拐角处温度跳变较小，其在300K下的热导率为173.1671 W/mK,大于修饰前的125.4441 W/mK。
这是因为修饰后的GNR在弯折处平滑过渡，没有很大的弯折角，声子散射损失的能量小。
图3 不同弯折角度GNR的温度分布曲线(a) 弯折角度为0°的GNR的温度分布曲线 (b) 弯折角度为45°的GNR的温度分布曲线(c) 弯折角度为90°的GNR的温度分布曲线 (d) 边缘修饰后弯折角度为90°的GNR的温度分布曲线集成电路应在很宽的温度范围内均能正常工作，如果将GNR用作集成电路的互连线，研究其热导率随温度的变化规律是十分必要的。
如图4所示,对于不同弯折角度的GNR，温度的升高使声子的Umklapp散射作用不断增强，导致热导率下降。
当弯折角度为90°时，热导率随温度的关系会出现一定的反常，这是因为U过程和声子散射都会对热导率产生一定的影响，弯折角度为90°时，声子散射最强烈，声子散射对热导率的影响较为突出，以至于掩盖了温度对热导率趋势的影响。
图4 不同弯折角度GNR的热导率随温度的变化关系当温度一定时，不同弯折角度的GNR的热导率区别很大。
其中弯折角度为0°的GNR的热导率最高，弯折角度为60°的次之，之后依次为30°、45°和90°。
由此可知，弯折会降低GNR的热导率，其原因是声子的弹道传输在弯折处被阻碍。
然而热导率降低的程度并不是随着弯折角度的增大而增大，这是因为GNR的热导率与手性有关，在长度和宽度相同的情况下，ZGNR的热导率明显高于AGNR[18]，并且ZGNR和AGNR的热导率要高于其它手性GNR 的热导率[23]。
石墨烯中声子沿不同方向发射的群速度决定了热导率的各向异性，声子在Zigzag型长度方向传播的速度要高于沿Armchair型长度方向传播的速度，因此ZGNR的热导率高于AGNR的热导率；对于其它手性的GNR，声子散射更强烈，导致热导率更低。
弯折角度为0°和60°时，GNR的手性为Zigzag型，因此这两种GNR的热导率最高，在弯折角度为60°的GNR中，声子会在弯折处发生散射，所以其热导率会低与弯折角度为0°的GNR；弯折角度为30°和90°的GNR的边缘，Zigzag型与Armchair型交替出现，而后者由于散射角最大，声子散射损失的能量最大，所以其热导率最低；此外，弯折角度为45°的GNR 有一部分边缘不规则，导致声子散射加剧，故其热导率比弯折角度为30°的GNR低。
为了证明弯折GNR的手性会影响其热导率，接下来，计算了弯折角度为0°、60°和90°的GNR的热导率，这些GNR在传热主方向的手性为Armchair型。
计算结果如表1，对于弯折角度为0°的GNR，Zigzag型的热导率明显高于Armchair型，与Guo等人的研究相一致[18]；对于弯折角度为60°的GNR，其各个部分的手性一致，因此Zigzag型的热导率仍明显高于Armchair型；对于弯折角度为90°的GNR，其各个部分的手性不一致，Zigzag型与Armchair型交替出现，可以认为两种模型在在手性方面基本相同，因此二者热导率相差不大。
