解析石墨散熱材料的原理和運用！隨著電子器材以及產(chǎn)品向高集成度、高運算范疇的發(fā)展，耗散功率隨之倍增，散熱日益成為一個亟待解決的難題。今天跟大家一起來了解石墨散散熱材料及原理運用。 傳統(tǒng)的導(dǎo)熱資料大部分為金屬（Ag、Cu、Al等）、金屬氧化物（Fe2O3、BeO、Al2O3等）、以及其他非金屬資料（石墨、炭黑、AlN等）。 一直以來，在電子器材和產(chǎn)品散熱等范疇，銅質(zhì)、鋁質(zhì)等傳統(tǒng)散熱資料都被運用；近年來興起的石墨烯資料，憑借其優(yōu)異的導(dǎo)熱特性、快速散熱特性（與空氣對流）以及質(zhì)輕柔韌等特性，被認(rèn)為是一類具有競爭力的散熱資料。
石墨烯 石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。 石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是一種未來革命性的材料。 石墨烯是已知強度最高的材料之一，同時還具有很好的韌性，且可以彎曲，石墨烯的理論楊氏模量達(dá)1.0TPa，固有的拉伸強度為130GPa。而利用氫等離
石墨烯具有非常好的熱傳導(dǎo)性能。純的無缺陷的單層石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/mK，是目前為止導(dǎo)熱系數(shù)最高的碳材料，高于單壁碳納米管（3500W/mK）和多壁碳納米管（3000W/mK）。當(dāng)它作為載體時，導(dǎo)熱系數(shù)也可達(dá)600W/mK。此外，石墨烯的彈道熱導(dǎo)率可以使單位圓周和長度的碳納米管的彈道熱導(dǎo)率的下限下移。
石墨烯具有非常良好的光學(xué)特性，在較寬波長范圍內(nèi)吸收率約為2.3%，看上去幾乎是透明的。在幾層石墨烯厚度范圍內(nèi)，厚度每增加一層，吸收率增加2.3%。
在熱力學(xué)中，石墨散熱器中的石墨烯散熱膜的散熱包含傳導(dǎo)Conduction、對流Convection和輻射Radiation等幾種辦法。詳細(xì)舉例而言，CPU散熱片底座與CPU直接觸摸帶走熱量的辦法就歸于熱傳導(dǎo)；常見的散熱風(fēng)扇帶動氣體流動即熱對流；熱輻射指的是依靠射線輻射傳遞熱量。一般情況下（400攝氏度以下），散熱系統(tǒng)中主要依賴的還是熱傳導(dǎo)和熱對流，其間熱傳導(dǎo)主要與散熱器資料的導(dǎo)熱系數(shù)和熱容有關(guān)，熱對流則主要與散熱器的散熱面積有關(guān)。 作為高導(dǎo)熱系數(shù)的石墨烯散熱膜并非資料；但是在必定的運用條件下，它具有必定優(yōu)勢，如在局部過熱、需快速導(dǎo)熱、空間約束等運用條件下，可以針對性地選用石墨烯散熱膜，當(dāng)然有時也需求跟金屬散熱器合作運用。 石墨散熱器中的石墨烯散熱膜是一種很薄，且具有柔韌性的的導(dǎo)熱資料，綜合性能優(yōu)異，為電子產(chǎn)品的薄型化發(fā)展供給了可能。 石墨烯散熱膜具有杰出的再加工性，可根據(jù)用途與PET等其他薄膜類資料復(fù)合。此外，這種資料有彈性，可裁切沖壓成示意形狀，并可多次彎折；可將點熱源轉(zhuǎn)換為面熱源的快速熱傳導(dǎo)，具有較高的導(dǎo)熱性能。除了傳統(tǒng)辦法之外，石墨烯散熱膜是供給散熱辦理或在有限區(qū)域內(nèi)功率器材散熱或者供給輔助功率器材散熱的材料。
石墨烯散熱膜具有較高的水平導(dǎo)熱系數(shù)，因而，它可以將熱量進行快速的水平方向的傳導(dǎo)，使水平方向整個外表熱量分布均勻，消除局部過熱。 假如筆直散熱空間有限，用金屬散熱器無法保證有效的散熱面積，一起導(dǎo)熱系數(shù)也有可能偏低，因而可以利用石墨烯散熱膜進行水平方向的延展。 散熱系統(tǒng)需求結(jié)合詳細(xì)的運用環(huán)境進行整體考慮，包含吸熱才能、導(dǎo)熱才能和散熱才能等方面；考慮到實踐運用受到眾多條件的制約，需求快速建立熱平衡才能發(fā)揮大的散熱效應(yīng)。 |
